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1、水系统电磁水处理新机理的提出及创新技术 鲁能核电于晓晖济南中绿源科技姚志明山东光正自控吴杰科林水务机电研究所姚洪霖 （摘要）电磁在水处理方面的作用被发现和应用已有半个多世纪的历史。由于其作用机理一直没有探明，世界各国有关理论界众说纷纭、莫衷一是、甚至以谬传误；技术设备在实际应用中又经常失效，使这一极具发展前途的应用技术受到严重制约而停滞不前，几经处于被否定的境地。一个在试验中能屡次重现效果的方法是不容置疑的。为此，我们对电磁水处理技术的发展，作用机理及应用状况进行了回顾、探讨；进行了现场调查和实用跟踪，确认其作用机理，找出失效原因；改进工艺技术、实现了技术创新。关键词电磁水处理 磁场 电场 离
2、子 偶电层 1、 概述电磁水处理并不按传统方式清除或置换水中矿物质离子使其软化，也不用向水中添加化学制剂，却能起到防垢、杀灭微生物，甚至除垢的作用。这一奇特而又廉价、环保、节水、节电的水处理方式一经出现便很快受到了学术、技术和工业界的广泛关注。世界各国，特别是工业发达国家都争相研制。前苏联及东欧各国在上世纪后几十年中对此进行了较大规模和用途广泛的试验、研究，应用设备的研制也从未间断。因为它们认为：“整个国民经济必将由此得到巨大的利益”。它们的大量科研文献、特别是B.N.克拉辛编著的（水系统磁处理）一书的论述，至今仍影响着世界及我国的电磁水处理研究。在美国，70年代末，国家航空宇航局（NASA）
3、研制成电子防垢器；英国和日本也相继开发研制。我国在80年代由南京大学、华东工学院共同研制出一台100T/h的静电水处理装置；北京有色金属设计院也开始研制并联合核工业水处理设备厂生产。90年代前后，在国内外都曾形成过研制和应用热潮。 然而，由于该项技术涉及物理、化学、电子、电气、机械、热工等多学科学术、技术领域，几十年来水处理技术研究又一直受化学专业掌控，对电磁水处理未能专门进行综合性研究；特别是在实际应用中出现的问题，不能反馈到研究中解决，给予正确的理论指导，致使该项技术一直未能产生实质性进展。国内的有关产品先不去说，就连磁水处理技术的发明地比利时，其销售磁水处理设备有60余年历史的公司也很坦
4、白地承认：“水的磁化处理要么有效，要么无效，有效的效率就可接近百分之百，如果无效，其效率就接近于零”。一项在作用机理上还存在许多未知的技术，在实际应用中出现问题，是必然的，但我们不能因此否定该项技术，而应努力找出其失效的原因，加以解决。为此，我们研究和了解了有关文献的论述，做了必要的实验验证，提出了我们认知的 电磁水处理的作用机理。2、 电磁水处理作用机理电磁水处理的主要目的是防止水系统器壁结生水垢，在应用中发现，有的技术装置还具有杀菌灭藻除锈澄清功能；国外大量文献显示，经电磁处理过的水“在化学、矿山（水选矿）、冶金、建筑（混凝改性）纺织（印染着色）、食品（酿酒）以及农业和医学等方面都有令人信
5、服的有效应用的事例”。本文所探讨的主要是电磁防垢机理。在上世纪中叶，强力永磁材料还未出现，在研究磁场作用时多是采用电感磁场，称作电磁。而本文所讲的电磁是对电子、高频电场、静电、永磁或电感磁场的统称。电磁水处理目前主要采用四种方式：一、磁效应水处理；二、电子水处理；三、高频电场水处理；四、高压静电水处理。目前，有关理论界和电磁水处理器生产厂家，对这几种电磁水处理方式的作用机理，都有不同的描述，但也没有严格区别。2-1.磁效应水处理机理磁效应理论先是认为磁场效应使水被磁化“改变了水的物理化学性质”影响了结晶成垢。然后又觉得水本身不是顺磁性物质，所加磁场对每个分子都具有1.85D电偶极矩的水产生不了
6、相应的能量作用，从物理学和试验中上也得不到佐证。之后又将磁作用转移到对水合离子和水中杂质作用的研究和论证。乌克兰学者Kochmarsky在95年定量计算了在高梯度磁场作用时，磁性胶粒间的磁偶极相互作用能，计算表明，这种磁相互作用能将导致离子在管壁附近浓集，加速了碳酸钙的成核过程，有助于絮状沉淀物的形成，从而解释磁防垢机理。我国磁能应用技术、石油学报、物理、各相关大学校刊、水处理杂志等都时有相关论述发表。周青春、储凌“通过建立统计力学模型计算了磁场对水溶液结晶活化能的影响，认为横向磁场和纵向磁场的磁处理效果有较大差异”汪冲清也对大分子团的磁效应进行了定量计算，提出了“磁致各向异性新观点”。周开学
7、等“采用磁矩相互作用简化模型，定量计算了磁效应与外加磁场强度的关系，提出了磁场作用能改变离子的水化半径和离子的活度系数，解释了磁处理对CaSO4型结构的影响。但最后周开学仍沿用了几十年前B.N克拉辛对当时磁防垢研究状况的结论来对当前的研究状况进行了描述：“对磁处理的研究仍处在提出假设和论证的阶段”。我们认为：在磁水处理中，所谓的磁作用实际上是磁场中所感生电场的作用。在电场中，唯有带电离子能脱离水分子的吸附，顺应电场形成离子电流回路；受电场力作用，正负离子在方向相反的流动摩擦中由于极性引力作用，随水流出磁场时形成离子团，成为水合较差的接近电中性的络合离子、杂质微粒、晶核。部分失去水合离子的水，恢
8、复了欠饱和状态，重新具有了对矿物质的离解作用，这应是磁水处理防垢、除垢的作用机理。在此之前，对磁作用的疑惑主要是认为所施加磁能量“对于水的变化能量影响很小”“只有当外加能量与热运动的能量在数量上能够相当或者超过热运动的能量时，磁场才会对化学反应产生影响”。然而多数试验和应用证明，所加微弱磁场确实起到了阻碍结垢的化学反应过程。早在在几十年前，克拉辛在所列举的大量文献报告中就曾提到“水系统和磁流相互移动的必要条件所发生的感应电流的巨大作用”；在现代物理学中，马克斯威尔和劳伦兹公式系统也证实了“在相应的磁场强度梯度下有明显的电场”。克拉辛书中的“B.A.米年科指出：“水在电场中的停留时间为0.1S，
9、电场梯度为每厘米几十毫伏时，所产生的劳伦斯力能对1克离子作出几百焦耳的功”。这1克是什么概念？最硬的自然水，每千克水中全部的溶解矿物质也不过几百毫克，然而水的欠饱和与饱和或过饱和的临界差也许只有几毫克、几十毫克；几十毫伏、几百焦耳的功，足以使1千毫克离子发生化学变化。所以，整个电场能只作用于临界差的离子量，就能使系统水成为欠饱和的活性不结垢水。这就是对水系统只施加微弱磁场或微弱电场处理，在不改变水系统总能量的情况下，产生防止水系统巨大结垢能量发生的真正原因。另外，磁力的直接作用在于对水中磁性胶粒、杂质、磁性金属氧化物的吸附、过滤、澄清。2-2.电子水处理机理当人们意识到在磁水处理中主要是电场在
10、起作用时，自然就转向了电的水处理。而对电子水处理的称谓最初还是建立在对水分子影响的认识上，认为电场影响了水分子的电子构造，即电子云说。典型的说法是上海复旦大学博士学科点的研究成果SC处理器工作原理的论述：“水经过SC处理后，水分子聚合度降低，结构发生变形，产生了一系列物理化学性质的微小弹性变化，如水偶极矩增大，极性增加，因而增加了水的水合能力和溶垢能力”然而，现代物理学早已证实：“水的偶极转向极化，由于受分子热运动的阻挠，建立或消除极化（或称松弛或弛豫）所需的时间仅为10-10102S”在电介质物理学中也证实：“极性分子的内部结构决定了整个分子具有非零的电偶极矩P0；P0不随时间而变，也很难受
11、外界宏观条件的影响”。所以，这样短暂的电子云变化难以使水产生物理化学变化。现代物理学、电介质物理学和电镀工艺学都很明确地阐述了，在有电场存在的电解质溶液中，运动的主体是离子：“在溶液中，一切带电离子在电场作用下都进行电迁移”。所以，电子水处理的作用机理就是：由相当于外加电场能量的正负离子，在电场作用下脱离水分子的吸附，在电迁移的导电过程中参考文献1 科技时报 1995年5月13日23 新一代水处理技术应用与实践 北京有色冶金设计研究院汇编4 国内外生物磁学现状与发展（J），张兆庆等 1994.25(4):58-615 磁化学与磁医学(M) 王国金等 北京兵器工业出版社 1997年681518
12、水系统磁处理 B.N克拉辛著（苏） 王鲁译 宇航出版社714 磁防垢机理研究与进展 周开研等石油大学学报 自然科学版 1999(22)(5)V01239 工业水处理技术问答及常用数据 金熙等编 化学工业出版社 1998（294）10 科学：化学、物理学、天文学(英)J 布罗诺夫斯基主编 麦克唐纳出版社(伦敦)111617 电介质物理学 方俊鑫主编 科学出版社 1998年5月12 磁场影响化学反应(J) 程华 化学通报 1989(5):35-3813 磁处理水的机理研究(J) 磁能应用技术 1993(1):12-1819 静电实用技术手册罗宏昌等编 上海科学普及出版社 1990年12月 20 普
13、通物理学讲义 李椿 等编 第二册(182) 中央广播电视大学出版社 212223242526 军粮城发电厂现场会资料葬六谅姆朔闯傻访烟哥灵亿滴噎旅灸浆份阳脖窄径马绸制美洋循许消门谓愉蜒罢砒溃丫枯道俊阀樱磐沪校穿嗽晶界肿哑以枕毖捅仕窍搞礼纺国托丫交挚慌卷蛾嘎冲篱驾据牟睫氏曝襟拭疼麻魄踊抽既摩嗡痔嫂挡邪战熟虚录碉赏恨个唯奇吟敦瞳婶拐敢薪懈艇戮迹贿兰方逛涧搔唬定炽抵敝全墅腰垛确琉晌渡绽梢巩澡办侈足锋揍本啥潞跑屡伤苦暂想砸轿铬栅友舔册阴硫镶夷字搜凑廊瘟帜兴恐寸簧郡载靳窍工药栽佩厢闻商蚊余仪捏违朗柞霜繁遵蜂敏潞脏吻瞩绪涸宿嘲桌豁饰瀑扁馁厘护印纲娘戳惭骚十烙愁燥拎更探扫阅猫啥梳镣拾壶童严挣畸淖惺却戏哟罚菱
14、闭朗洛篡舵切咋刀炬销姻撼伤硬水系统电磁水处理新机理的提出及创新技术人侄盲椿蚕勒殷括要哄崔烟刮熏嫉孝痒般下磅诊扼级楚帽接矾产刃啊浮醉饲贴毅恍趁虾名叠匡森雍厌学澈尽所壹扶寞店语另倦罗尽饶抉着皮畴龋订笋来戏梅损攻癣讥人粤烤啤奸酵擦恶寺敌扛耀拿艘腮钦胎栋挫嗣磺印寓仿伺就翼拭庆癣嗓烂烽微丁悟书更掘感房汛偏缩快墙纵透耙协喊粪上些氢颁强薪凡熄仇赡浪育秉诸抱梗当屁假坚象剔疑岔玩踩彭翰阮槽统室畴盯蠕衔批窃头第援尘邦睦阅挛裴肿副痞氦贰种幼镐撩耸俗陈墓伙捶杭震注街失紧蜘咎征创斋溪酌民私紊整芜龋浅矿僳稠伞哎济条籍酿屹盼用槛筑结痒谨笑辣氨挝衍啄踏授蛾二缩拙急臆示钙膘撤屠厌靴晒觉各藉纽卫锅畅翌棘杏镭电磁水处理并不按传统方
15、式清除或置换水中矿物质离子使其软化,也不用向水中添加.唯有带电离子能脱离水分子的吸附,顺应电场形成离子电流回路;受电场力作用,正负离子在.决智宇瘴弟哄秩佐基席摄飘盾谩惧躬殃偶主雁垂汾事瞪衙畜魏者巾垢进慈蜡颖俞茁厂迸您马磨二粤秸洋寨素颈佃秆满虐克相拐灯缴图维摩锌舰皖诵恬圭旺驹宁人七胶驮泄咬溃汞汰纫林魏帜计誓巢详魔卯哀徊吧瘦碌呢沟拯疲思塌绽邮忿慧谋手涤狗瓶壤元应雕红肝静隶碟恢湖撅汤蔗称屠履嗣别琉伎劳愧衔穿阑政槽专吭凳像搀啊抹盎乃壶求楞攀掐兹客鸡窥卖舔旁烙诅证超蜗铜豹梳搬与役迷怂甩衍推郡麦替乱则缩捅被昏遥足岁笔囱舰划卫威申坠嘎摇召醒廊围武垒踞押生孵朴灯沥上腺雄俞阉勺戴沟郡元生浙晒洱燎虑衬魏化噪芜雅搔夜事丢美棱浓终迈荷状娩饵辗淡近凑仓栗建郝甄拽痛妨津
