磁化技術在水處理中的應用

1、磁化技術在水處理中的應用摘要：磁化水已經廣泛應用于水處理系統(tǒng)，雖然關于 磁化水的作用機理上還不能確定，但其在水處理裝置抑垢 中的功效卻是顯而易見的，而且近來磁化水技術還被應用 到污水的工業(yè)處理中。本文介紹總結了磁化水在環(huán)境水處 理中的應用現(xiàn)狀和前景，并對其機理進行了淺析。關鍵詞：磁化水水處理magnetizedtechnologyinwatertreatmentindustryabstract： magnet izedwatert echnologyh asbeenwide lyusedinthewatertrea fitisnotce ntherestra logyhasals enttod

2、ay. t magnetized tmentsyste rtain, this intofscale obeenusedo hisarticle waterinthethoughth technology formation. nthewastew introduces was tewa/ter efunctiono haseffecto thistechno atertreatm theusingof treatmentprocessanda nalyzingth emechanism simply.k eywords： ma gnetizedwa terwastwat ertreatmen

3、 t水經過一定強度的磁場，就成為“磁化水”。目前研究 表明水磁化后會產生物理化學性質的變化，其中的機理尚 不能肯定。一些學者認為磁場會破壞水原來的結構，使原 來較大的締合水分子集團變成較小的締合水分子集團，甚 至是單個分子。而且分子中的氫鍵也會有部分因為洛侖茲 力的作用下正負離子反方向旋轉而斷裂(l)o所以磁化后 的水會表現(xiàn)出一些性質的變化，如：p h值、密度、揮發(fā) 性、溶解性、表面張力、電導率、沸點、冰點都有不同的 改變，這種改變和所加的磁場大小有密切的關系(2)0磁 化水因為其特殊的性質已經被廣泛的應用到工程。早在十三世紀，人們已經注意到磁化水的醫(yī)療作用。 1945年比利時韋梅朗應用磁化水

4、減少鍋垢獲得成功并申請 了專利。該技術由于裝置簡單，不需要任何化學試劑而被 美國、日本和前蘇聯(lián)廣泛應用并得到發(fā)展。我國的磁化水 研究開始于六十年代初，以前由于化學法水質穩(wěn)定劑技術 的迅速發(fā)展，使得磁水器應用推廣較慢?，F(xiàn)在這一技術又 重新獲得重視。應用對象已經涉及到建材、化工、冶金、 農業(yè)、醫(yī)學等各個領域。在工業(yè)鍋爐的除垢防垢、油田的 防蠟降粘等方面、醫(yī)學上的磁療等領域中的應用取得了一 定的成果。近年來，如何將磁化效應與環(huán)境污染治理技術 結合起來，提高污水的處理效果已逐漸引起人們的興趣。1磁化水的裝置結構和特點能制備磁化水的裝置稱為磁 水器。按磁場形式的方式可將磁水器分為永磁式和電磁式 兩種；按

5、磁場位置又可將磁水器分為內磁式和外磁式兩種。 永磁式和電磁式磁水器在間隙磁場強度相同的情況下效果 相同，但各有特點。永磁式磁水器的最大優(yōu)點是不需能源, 同時結構簡單，操作維護方便，但其磁場強度受到磁性材 料和充磁技術的限制，且存在隨時間的延長或水溫的提高 而退磁的現(xiàn)象。電磁式磁水器的優(yōu)點是磁場強度容易調節(jié), 而且可以達到很高的磁場強度，同時磁場強度不受時間和 溫度影響，穩(wěn)定性好，但其需要外界提供激磁電源。與內 磁式磁水器相比，外磁式磁水器可能具有更大的優(yōu)越性， 其主要優(yōu)點是檢修時不必停水及拆卸管道，也不易引起磁 短路現(xiàn)象。目前國內已有四項關于磁水器的專利，這些專利通過 選用不同的磁性材料和水流

6、的通路形式來達到使水磁化的 目的(3)0如圖1所示的磁化水裝置外型為管狀，采用不 銹鋼管制作，兩端帶法蘭盤可與管道直接相連。磁化水裝 置內部采用兩組n,s極相對的特殊合金永磁材料制成的磁 棒，按照n-s, n-s排列，磁場能量很高，可高達60 00高斯，使用期限為25年，磁場強度衰減率為3%,由于磁化裝 置使用的是永久磁性材料，無須外加電源，不耗電能。結 構簡單，不需要做任何調整，也不需要特殊的保養(yǎng)與維護, 而且裝置安裝十分方便，并且不占地。圖12磁化對水性質的影響機理的幾個假設和推論磁化只是 單純的物理過程，不是軟化過程。一般認為水系統(tǒng)進行磁 處理主要是加快了溶液內部的結晶作用，從而使鹽類在

7、受 熱面上的直接結晶和堅硬沉積大大減少，起到防垢的作用。 研究表明，磁場的阻垢效果同磁場強度、溶液過飽和度、流 速及溶液中各種離子等均有密切的關系(4)。另外，還有 一種說法認為磁處理改變了水本身的結構，從而改變了一 些性狀。從這兩方面同時考慮，主要有以下的幾個假設和 推斷(5)o(1) 洛侖茲力作用：水與磁流的相互移動，能夠產生 感應電流，在洛侖茲力的作用下，弱極性的水分子和其他 雜質的帶電離子作反向運動。該過程中，正負離子或顆粒 相互碰撞形成一定數(shù)量的“離子締合體”，這種締合體具有 足夠的穩(wěn)定性，在水中形成了大量的結晶核心，以這些晶 體為核心的懸浮顆?？梢苑€(wěn)定的存在于水中。(2) 極化作用

8、：磁場的極化作用使使鹽類的結晶成分 發(fā)生了變化。微粒子極性增強，凝聚力減弱，使水中原有 的較長的締合分子鏈被截斷為較短的締合分子鏈和帶電離 子的變形，破壞了離子間的靜電吸引力，改變了結晶條件。 形成分散的穩(wěn)定小晶體。(3) 磁滯效應：磁場引起水中鹽類分子或離子的磁性 力偶的磁滯效應，因而改變了鹽類在水中的溶解性，同時 使鹽類分子相互間的親和性(結晶性)消失，防止大晶體 的結晶。(4) 磁力矩重新取向：在一定基團反應中，磁場影響 在基團中成對的磁力矩重新取向，通過這樣的中間機理而 影響其他化學反應。反應動力學發(fā)生了變化，反應結果中 新得到的產品間的比例關系也發(fā)生了變化。(5) 氫鍵變形：磁場對水

9、的偶極分子發(fā)生定向極化作 用后，電子云會發(fā)生改變，造成氫鍵的彎曲和局部短裂， 使單個水分子的數(shù)量增多。這些水分子占據了溶液的各個 空隙，能抑制晶體形成。并使水的整體性能發(fā)生變化。(6) 活化能改變：磁場的的影響與系統(tǒng)的轉化有聯(lián)系。 雖然水在磁化時獲得的能量很少，但在系統(tǒng)中開始和終結 之間存在一個“能障”為克服這種能障必須向系統(tǒng)輸送相 應的能量以觸發(fā)活化能。磁場短時間的作用起著“催化” 水系活化能改變的作用，最終導致整個系統(tǒng)性質的變化。3磁化處理對水體生物效應的影響磁化處理對藻類初級 生產能力的影響及機理。實驗表明(6),經過磁化的水體 中藻類的生產能力明顯高于沒有處理的水體中的藻類。藻類屬于光

10、合自養(yǎng)型微生物，磁化處理引起其光合作 用的生物效應，可以從以下幾個方面進行解釋。第一，光 合自養(yǎng)微生物在無機環(huán)境中吸收無機鹽，利用光能同化c02 和h20合成自身物質。而水體磁化可以使bod, co d降低， 使部分有機物礦化，礦化程度高，有利于藻類的生長。第 二，磁化處理導致水體的光學性質發(fā)生變化，經過磁化處 理的水比未處理的水對光的吸收率高30%,水體透光性的改 善，保證了光合自養(yǎng)生物的能源。這是磁化處理引起藻類 迅速生長的原因之一。第三，磁化水的硬度、ph值、電導 率都明顯的高于非磁化水，無機鹽在磁化水中可以較好的 溶解，這有利于藻類對營養(yǎng)鹽類的吸收。第四，磁化處理 后的污水，能引起生物

11、膜滲透性的增加，從而改善了藻類對 營養(yǎng)物質的吸收，促進藻類的生長和生產能力的增加。磁化處理對水中異養(yǎng)細菌總數(shù)的影響異養(yǎng)型細菌是以 有機物作為能源和碳源的一大類微生物，它的總數(shù)隨水中 有機物濃度的升高而升高，所以水中異養(yǎng)菌總數(shù)可間接反 映水中有機物的污染的程度及水的凈化程度。污水經過不 同強度磁場的處理后，水中的細菌總數(shù)均明顯下降。其原 因機理還沒有完全清楚，初步認為：第一，在磁場的直接 作用下，引起水體bod, cod的降低，使異養(yǎng)生物的能源和c 素營養(yǎng)物質減少，導致水體異養(yǎng)菌的死亡速度大于增殖速 度，于是出現(xiàn)負增長現(xiàn)象。第二，磁場力直接作用于細菌 細胞內的水和酶，使酶鈍化或失活。所以污水磁化

12、處理以 后，不僅直接改善其耗養(yǎng)特性的作用，而且磁化后的水體 具有新的生物特性。4磁化用于有機廢水的處理有機廢水處理是當前污染治理的一個普遍問題，傳統(tǒng) 方法有活性污泥法、生物膜法、厭氧反應器法、氧化塘法 等。前兩種方法是目前二級處理廠應用最廣泛的方法，其 優(yōu)點是技術比較成熟，運行穩(wěn)定，出水可達允許排放標準， 但缺點也很突出，基建投資大、運行費用高昂，尤其運行 費之高，使許多單位望而生畏，無力負擔如此之高的運行 費用，因此，常常對污水不加處理而直接排入江河湖海。 淮河流域1994年發(fā)生的流域性污染災害，就是傳統(tǒng)污水處 理模式費用太高所帶來的直接后果。為實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展 戰(zhàn)略，我國的國情要求我們必須開發(fā)一種投資少、效率高、 運行費用低的污水處