電化學(xué)設(shè)備原理介紹

電化學(xué)設(shè)備，利用水垢預(yù)沉積和氯離子及氧離子的氧化產(chǎn)物，主要用于工業(yè)循環(huán)冷卻水，從而解決結(jié)垢和微生物控制的問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)plc控制操作，免維修，環(huán)境友好，對(duì)水質(zhì)無(wú)污染。同時(shí)也防止冷卻塔中菌藻類的滋生。

循環(huán)水處理現(xiàn)狀及常見問(wèn)題

在工業(yè)用水中工業(yè)循環(huán)冷卻水約占工業(yè)用水的70~80%，節(jié)約冷卻循環(huán)用水量則是節(jié)約冷卻水最有效的措施，但是循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地對(duì)換熱設(shè)備產(chǎn)生一系列的危害，即水垢、污垢的沉積、腐蝕的加劇、菌藻的滋生等，如不進(jìn)行有效治理，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)則很難正常運(yùn)行。

隨著世界工業(yè)的發(fā)展以及水資源的匱乏，工業(yè)循環(huán)水處理日漸成為石化、能源、冶金、電力等行業(yè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。長(zhǎng)久以來(lái)，循環(huán)水處理行業(yè)通過(guò)藥劑添加來(lái)解決問(wèn)題，一直致力于開發(fā)出防垢殺菌效果更好、添加量更少、毒性更小的藥劑。但經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明，添加藥劑雖然暫時(shí)解決循環(huán)水系統(tǒng)的問(wèn)題，但藥劑給循環(huán)水系統(tǒng)帶來(lái)了新的污染源，且系統(tǒng)運(yùn)行存在各種隱患，如同一個(gè)沒(méi)有根治的病人隨時(shí)都有復(fù)發(fā)的危險(xiǎn)，治標(biāo)不治本。

問(wèn)題一、水垢析出和附著

重碳酸鈣（Ca(HCO3)2）的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，或者冷卻水經(jīng)過(guò)冷卻塔噴淋導(dǎo)致CO2逸出時(shí)，碳酸鈣（CaCO3）以水垢的形式析出沉積在熱交換器傳熱表面，形成致密的水垢，降低換熱器的傳熱率。Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O

問(wèn)題二、管道和設(shè)備腐蝕

腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程，腐蝕就是金屬?gòu)年?yáng)極電位向陰極電位的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生的氧化。當(dāng)金屬與溶解有氧氣的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在金屬表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，經(jīng)過(guò)氧化還原反應(yīng)，使得陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解被腐蝕。

在陽(yáng)極區(qū) Fe - 2e- = Fe2+

在陰極區(qū) O2+2H2O+4e-=4OH-

在水中 6Fe2+ +3/2O2 +3H2O=4Fe3+ +2Fe(OH)3

問(wèn)題三、微生物滋生和粘泥

循環(huán)水中由于養(yǎng)分的濃縮，水溫升高和日光照射，細(xì)菌、真菌和藻類迅速繁殖。微生物分泌出的液，與水中懸浮物及水垢一起形成粘泥。粘泥除了會(huì)引起腐蝕外（循環(huán)水中70%的腐蝕是微生物加速或者直接導(dǎo)致的），還會(huì)使循環(huán)水流量減少，從而降低熱交換效率。嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵死管道，迫使停產(chǎn)清洗。

問(wèn)題四、懸浮物導(dǎo)致污垢沉積

懸浮物來(lái)源于補(bǔ)水、腐蝕產(chǎn)物、結(jié)垢副產(chǎn)物、菌藻及其代謝物、投加的化學(xué)藥劑、物料泄露、空氣對(duì)流帶來(lái)的雜質(zhì)等。內(nèi)部疏松多孔的污垢除了影響換熱之外，更嚴(yán)重的是助長(zhǎng)某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌的繁殖，最終導(dǎo)致?lián)Q熱器穿孔腐蝕而泄漏。

問(wèn)題五、高溫?fù)Q熱器結(jié)垢

存在多個(gè)換熱器的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，某個(gè)高溫?fù)Q熱器的結(jié)垢問(wèn)題不能通過(guò)整體水質(zhì)處理來(lái)解決，為了照顧大多數(shù)換熱器采取的循環(huán)水處理方案，卻會(huì)引起高溫?fù)Q熱器的結(jié)垢，從而成為循環(huán)水系統(tǒng)管理的瓶頸。

電化學(xué)工作原理

利用水垢預(yù)沉積和氯離子及氧離子的氧化產(chǎn)物，主要用于工業(yè)循環(huán)冷卻水，從而解決結(jié)垢和微生物控制的問(wèn)題。

冷卻水在反應(yīng)室內(nèi)，經(jīng)過(guò)電化學(xué)作用發(fā)生下列反應(yīng)：

1) 在陰極（反應(yīng)室內(nèi)壁）附近形成一個(gè)強(qiáng)堿性環(huán)境（PH高達(dá)13），使碳酸鈣從水中析出，與沉積的重金屬離子一起附著在內(nèi)壁上。

2) 電流導(dǎo)致懸浮顆粒失穩(wěn)，形成較大絮體沉淀下來(lái)。

3) 在陽(yáng)極附近，氯離子被電解氧化生成游離氯或者次氯酸。

4) 在陽(yáng)極附近同時(shí)生成氫氧根自由基、氧自由基、臭氧以及雙氧水，這些物質(zhì)進(jìn)一步強(qiáng)化了在反應(yīng)室內(nèi)和整個(gè)水系統(tǒng)的殺菌滅藻效果。

除垢原理

在電流的作用下水在陰極發(fā)生電解反應(yīng)生成OH-，由陰極反應(yīng)產(chǎn)生的OH-離子打破陰極附近溶液中堿度與硬度的平衡，溶液中的HCO3-離子轉(zhuǎn)化為CO32-離子，同時(shí)水中Ca2+、Mg2+等成垢離子在靜電引力的作用下向陰極區(qū)遷移，分別生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出。

殺菌原理

在陽(yáng)極處發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子轉(zhuǎn)化成氯氣，其氯氣在冷卻水中很快形成持續(xù)殺菌效果的次氯酸，次氯酸是一種極強(qiáng)的氧化殺生劑，可有效殺死藻類和菌類，同時(shí)陽(yáng)極又產(chǎn)生臭氧、氧自由基、羥基自由基和雙氧水，這一系列產(chǎn)物產(chǎn)生了殺菌效應(yīng)，結(jié)合局部高PH值（陰極）和低PH值（陽(yáng)極）區(qū)域，微生物和藻類在經(jīng)過(guò)交替的強(qiáng)酸性環(huán)境和強(qiáng)堿性環(huán)境的過(guò)程中也難以維持生存。

（1）4OH- → O2+2H2O+4e-（氧氣）

（2）Cl- –e- → Cl0 （游離氯）

（3）2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e- （氯氣）

（4）O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O （臭氧）

（5）OH- – e- → OH0（自由基）

防腐蝕原理

將部分氯離子轉(zhuǎn)化成氯氣，適當(dāng)降低了氯離子的含量，減輕了氯離子腐蝕的危害，同時(shí)，控制L.S.I指數(shù)，使循環(huán)水處于微結(jié)垢狀態(tài)達(dá)到防腐作用。

工作流程

冷卻水從進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)，在陰極附近和陽(yáng)極附近經(jīng)過(guò)電化學(xué)作用發(fā)生下列反應(yīng)：

（1）在陰極（反應(yīng)室內(nèi)壁）附近產(chǎn)生大量氫氧根離子（OH-），形成一個(gè)強(qiáng)堿性環(huán)境。在鄰近反應(yīng)室壁的擴(kuò)散層內(nèi)，強(qiáng)堿性環(huán)境擾亂了水垢的化學(xué)平衡。

（2）同時(shí)陰極的電流導(dǎo)致溶解的重金屬離子形成沉淀，沉到反應(yīng)室底部。

（3）在陽(yáng)極附近，氯離子被電解氧化生成游離氯或者次氯酸。

（4）在陽(yáng)極附近同時(shí)生成氫氧根自由基、氧自由基、臭氧以及雙氧水，這些物質(zhì)進(jìn)一步強(qiáng)化了反應(yīng)室內(nèi)和整個(gè)水系統(tǒng)的殺菌滅藻效果。

（5）懸浮物（SS）在電場(chǎng)的作用下失穩(wěn)，絮凝沉淀到反應(yīng)室底部。

電化學(xué)設(shè)備的特點(diǎn)

無(wú)需投加任何藥劑、無(wú)污染；

設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工值守；

運(yùn)行成本低、占地面積小；

循環(huán)水濃水作為稀釋用水；

節(jié)省循環(huán)水40%以上。