低速离心机在磁化除垢中的作用

导读:为优化磁化除垢条件，进而提高磁化除垢效果，采用正交试验方法对饱和碳酸钙溶液进行磁化试验，并对磁化除垢效果进行表征。

来源：未知发布日期：2019-08-29 10:30【大中小】

工业生产中各类管路和设备普遍存在结垢现象，严重影响生产效率和经济效益，因此，寻求经济高效的除垢方法显得日益重要。常用的除垢方法分为化学法和物理法。化学法包括碱沉淀法、阻垢剂法、软化与脱盐法等，物理法主要包括永磁式除垢法和交变磁场除垢法。与化学方法相比，物理法中的交变磁场除垢法因效果明显、安装简便、维护费低、节能环保等优点，受到广泛的关注和应用。已有磁化除垢研究中多采用单因素试验方法，而在实验室和工业应用中，由于交变磁场除垢过程中影响磁化效果的因素较多，难以通过单因素试验得到最优除垢条件。鉴于此，为研究不同因素对磁化除垢效果的影响规律，进而得到最优除垢条件，笔者采用正交试验方法对交变磁场作用下的饱和碳酸钙溶液进行磁化处理。由于磁化溶液中钙离子浓度的测定结果稳定性较差，有研究也表明溶液电导率越高，磁化除垢效果越明显。故使用检测准确率较高的溶液电导率来反映交变磁场的除垢效果。该研究对提高现场除垢效果及除垢设备参数的优化有一定参考意义。

1试验材料与仪器
材料：碳酸氢钠、无水氯化钙，分析纯，天津市河东区红岩试剂厂；D0.6mm铜漆包线、D9mm橡胶管等。
仪器：TDL-80-2B型低速离心机，上海安亭科学仪器厂；mp515-01型电导仪，上海三信仪表厂；HI991002型pH计，哈纳沃德仪器有限公司；MHS-5200A型信号发生器，郑州明禾电子科技有限公司；S-75-24型整流器，沪工集团。

上海安亭TDL-80-2B低速台式离心机
取3L二次蒸馏水配制物质的量比为1∶1的氯化钙和碳酸氢钠溶液，置于5L水箱中，用水泵在900mL/min流速下于磁场中进行循环磁化处理，磁化处理过程中使磁场方向垂直于水流方向。试验所需磁场由信号发生器、铁氧体和铜漆包线组装的磁化设备产生，该磁化设备可调整电流频率、线圈匝数和波形。在不同影响因素的作用下，用磁化设备对溶液进行磁化处理后，通过低速离心机对磁化溶液进行离心沉降，取上清液检测其电导率，以5次检测的平均值作为试验结果。最后对试验结果进行极差分析、方差分析和预测分析。在磁场条件下，溶液电导率主要与离子浓度和迁移率有关。初始钙离子质量浓度越大，溶液电导率就越高。

由于电流频率增大会引起交变磁场的磁场强度增大，进而使得离子迁移率增大，因此初始钙离子质量浓度和电流频率对溶液电导率的影响较大。此外，上海安亭科学仪器厂认为磁场还能影响水溶液中钙离子和碳酸根离子生成碳酸钙的条件，使碳酸钙偶极矩增加，溶度积变大即生成常数减小，进而导致碳酸钙晶体的析晶自由能增加。在交变磁场的作用下，碳酸钙分子能够从磁场中获得能量，碳酸钙晶体的生成难度将会增加，而溶液中的钙离子等通过磁场时，与磁场轴向排列一致，导致这些离子不能结晶，即使有的离子结晶成核也不能发育长大，因此交变磁场可有效提高溶液的电导率，即可有效防止碳酸钙水垢的生成。

2结论
（1）影响磁化溶液电导率的显著因素为初始钙离子质量浓度和电流频率，磁化时间、线圈匝数和波形为不显著影响因素。
（2）磁化除垢优化条件：磁化时间为0.5h，电流频率为0.9kHz，线圈匝数为150圈，初始钙离子质量浓度为1000mg/L，波形为方波。在此条件下得到磁化溶液电导率的平均值为1.328mS/cm，比相同条件下未磁化溶液的电导率增加了0.043mS/cm，除垢防垢效果明显。研究对交变磁场下除垢条件的选择和除垢设备设计有一定的参考意义。

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低速离心机在磁化除垢中的作用

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