低速離心機在磁化除垢中的作用

導讀:為優化磁化除垢條件，進而提高磁化除垢效果，采用正交試驗方法對飽和碳酸鈣溶液進行磁化試驗，并對磁化除垢效果進行表征。

來源：未知發布日期：2019-08-29 10:30【大中小】

工業生產中各類管路和設備普遍存在結垢現象，嚴重影響生產效率和經濟效益，因此，尋求經濟高效的除垢方法顯得日益重要。常用的除垢方法分為化學法和物理法?；瘜W法包括堿沉淀法、阻垢劑法、軟化與脫鹽法等，物理法主要包括永磁式除垢法和交變磁場除垢法。與化學方法相比，物理法中的交變磁場除垢法因效果明顯、安裝簡便、維護費低、節能環保等優點，受到廣泛的關注和應用。已有磁化除垢研究中多采用單因素試驗方法，而在實驗室和工業應用中，由于交變磁場除垢過程中影響磁化效果的因素較多，難以通過單因素試驗得到最優除垢條件。鑒于此，為研究不同因素對磁化除垢效果的影響規律，進而得到最優除垢條件，筆者采用正交試驗方法對交變磁場作用下的飽和碳酸鈣溶液進行磁化處理。由于磁化溶液中鈣離子濃度的測定結果穩定性較差，有研究也表明溶液電導率越高，磁化除垢效果越明顯。故使用檢測準確率較高的溶液電導率來反映交變磁場的除垢效果。該研究對提高現場除垢效果及除垢設備參數的優化有一定參考意義。

1試驗材料與儀器
材料：碳酸氫鈉、無水氯化鈣，分析純，天津市河東區紅巖試劑廠；D0.6mm銅漆包線、D9mm橡膠管等。
儀器：TDL-80-2B型低速離心機，上海安亭科學儀器廠；mp515-01型電導儀，上海三信儀表廠；HI991002型pH計，哈納沃德儀器有限公司；MHS-5200A型信號發生器，鄭州明禾電子科技有限公司；S-75-24型整流器，滬工集團。

上海安亭TDL-80-2B低速臺式離心機
取3L二次蒸餾水配制物質的量比為1∶1的氯化鈣和碳酸氫鈉溶液，置于5L水箱中，用水泵在900mL/min流速下于磁場中進行循環磁化處理，磁化處理過程中使磁場方向垂直于水流方向。試驗所需磁場由信號發生器、鐵氧體和銅漆包線組裝的磁化設備產生，該磁化設備可調整電流頻率、線圈匝數和波形。在不同影響因素的作用下，用磁化設備對溶液進行磁化處理后，通過低速離心機對磁化溶液進行離心沉降，取上清液檢測其電導率，以5次檢測的平均值作為試驗結果。最后對試驗結果進行極差分析、方差分析和預測分析。在磁場條件下，溶液電導率主要與離子濃度和遷移率有關。初始鈣離子質量濃度越大，溶液電導率就越高。

由于電流頻率增大會引起交變磁場的磁場強度增大，進而使得離子遷移率增大，因此初始鈣離子質量濃度和電流頻率對溶液電導率的影響較大。此外，上海安亭科學儀器廠認為磁場還能影響水溶液中鈣離子和碳酸根離子生成碳酸鈣的條件，使碳酸鈣偶極矩增加，溶度積變大即生成常數減小，進而導致碳酸鈣晶體的析晶自由能增加。在交變磁場的作用下，碳酸鈣分子能夠從磁場中獲得能量，碳酸鈣晶體的生成難度將會增加，而溶液中的鈣離子等通過磁場時，與磁場軸向排列一致，導致這些離子不能結晶，即使有的離子結晶成核也不能發育長大，因此交變磁場可有效提高溶液的電導率，即可有效防止碳酸鈣水垢的生成。

2結論
（1）影響磁化溶液電導率的顯著因素為初始鈣離子質量濃度和電流頻率，磁化時間、線圈匝數和波形為不顯著影響因素。
（2）磁化除垢優化條件：磁化時間為0.5h，電流頻率為0.9kHz，線圈匝數為150圈，初始鈣離子質量濃度為1000mg/L，波形為方波。在此條件下得到磁化溶液電導率的平均值為1.328mS/cm，比相同條件下未磁化溶液的電導率增加了0.043mS/cm，除垢防垢效果明顯。研究對交變磁場下除垢條件的選擇和除垢設備設計有一定的參考意義。

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