电化学设备原理介绍

电化学设备，利用水垢预沉积和氯离子及氧离子的氧化产物，主要用于工业循环冷却水，从而解决结垢和微生物控制的问题。现场plc控制操作，免维修，环境友好，对水质无污染。同时也防止冷却塔中菌藻类的滋生。

循环水处理现状及常见问题

在工业用水中工业循环冷却水约占工业用水的70~80%，节约冷却循环用水量则是节约冷却水最有效的措施，但是循环冷却水在运行过程中不可避免地对换热设备产生一系列的危害，即水垢、污垢的沉积、腐蚀的加剧、菌藻的滋生等，如不进行有效治理，循环冷却水系统则很难正常运行。

随着世界工业的发展以及水资源的匮乏，工业循环水处理日渐成为石化、能源、冶金、电力等行业重要的生产环节。长久以来，循环水处理行业通过药剂添加来解决问题，一直致力于开发出防垢杀菌效果更好、添加量更少、毒性更小的药剂。但经过多年实践证明，添加药剂虽然暂时解决循环水系统的问题，但药剂给循环水系统带来了新的污染源，且系统运行存在各种隐患，如同一个没有根治的病人随时都有复发的危险，治标不治本。

问题一、水垢析出和附着

重碳酸钙（Ca(HCO3)2）的浓度随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到过饱和状态时，或者冷却水经过冷却塔喷淋导致CO2逸出时，碳酸钙（CaCO3）以水垢的形式析出沉积在热交换器传热表面，形成致密的水垢，降低换热器的传热率。Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O

问题二、管道和设备腐蚀

腐蚀是一个电化学过程，腐蚀就是金属从阳极电位向阴极电位的电子转移过程中发生的氧化。当金属与溶解有氧气的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在金属表面会形成许多腐蚀微电池，经过氧化还原反应，使得阳极区的金属不断溶解被腐蚀。

在阳极区 Fe - 2e- = Fe2+

在阴极区 O2+2H2O+4e-=4OH-

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

问题三、微生物滋生和粘泥

循环水中由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，细菌、真菌和藻类迅速繁殖。微生物分泌出的液，与水中悬浮物及水垢一起形成粘泥。粘泥除了会引起腐蚀外（循环水中70%的腐蚀是微生物加速或者直接导致的），还会使循环水流量减少，从而降低热交换效率。严重时会堵死管道，迫使停产清洗。

问题四、悬浮物导致污垢沉积

悬浮物来源于补水、腐蚀产物、结垢副产物、菌藻及其代谢物、投加的化学药剂、物料泄露、空气对流带来的杂质等。内部疏松多孔的污垢除了影响换热之外，更严重的是助长某些细菌如铁细菌的繁殖，最终导致换热器穿孔腐蚀而泄漏。

问题五、高温换热器结垢

存在多个换热器的循环冷却水系统中，某个高温换热器的结垢问题不能通过整体水质处理来解决，为了照顾大多数换热器采取的循环水处理方案，却会引起高温换热器的结垢，从而成为循环水系统管理的瓶颈。

电化学工作原理

利用水垢预沉积和氯离子及氧离子的氧化产物，主要用于工业循环冷却水，从而解决结垢和微生物控制的问题。

冷却水在反应室内，经过电化学作用发生下列反应：

1) 在阴极（反应室内壁）附近形成一个强碱性环境（PH高达13），使碳酸钙从水中析出，与沉积的重金属离子一起附着在内壁上。

2) 电流导致悬浮颗粒失稳，形成较大絮体沉淀下来。

3) 在阳极附近，氯离子被电解氧化生成游离氯或者次氯酸。

4) 在阳极附近同时生成氢氧根自由基、氧自由基、臭氧以及双氧水，这些物质进一步强化了在反应室内和整个水系统的杀菌灭藻效果。

除垢原理

在电流的作用下水在阴极发生电解反应生成OH-，由阴极反应产生的OH-离子打破阴极附近溶液中碱度与硬度的平衡，溶液中的HCO3-离子转化为CO32-离子，同时水中Ca2+、Mg2+等成垢离子在静电引力的作用下向阴极区迁移，分别生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出。

杀菌原理

在阳极处发生氧化反应，氯离子转化成氯气，其氯气在冷却水中很快形成持续杀菌效果的次氯酸，次氯酸是一种极强的氧化杀生剂，可有效杀死藻类和菌类，同时阳极又产生臭氧、氧自由基、羟基自由基和双氧水，这一系列产物产生了杀菌效应，结合局部高PH值（阴极）和低PH值（阳极）区域，微生物和藻类在经过交替的强酸性环境和强碱性环境的过程中也难以维持生存。

（1）4OH- → O2+2H2O+4e-（氧气）

（2）Cl- –e- → Cl0 （游离氯）

（3）2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e- （氯气）

（4）O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O （臭氧）

（5）OH- – e- → OH0（自由基）

防腐蚀原理

将部分氯离子转化成氯气，适当降低了氯离子的含量，减轻了氯离子腐蚀的危害，同时，控制L.S.I指数，使循环水处于微结垢状态达到防腐作用。

工作流程

冷却水从进水口进入反应室内，在阴极附近和阳极附近经过电化学作用发生下列反应：

（1）在阴极（反应室内壁）附近产生大量氢氧根离子（OH-），形成一个强碱性环境。在邻近反应室壁的扩散层内，强碱性环境扰乱了水垢的化学平衡。

（2）同时阴极的电流导致溶解的重金属离子形成沉淀，沉到反应室底部。

（3）在阳极附近，氯离子被电解氧化生成游离氯或者次氯酸。

（4）在阳极附近同时生成氢氧根自由基、氧自由基、臭氧以及双氧水，这些物质进一步强化了反应室内和整个水系统的杀菌灭藻效果。

（5）悬浮物（SS）在电场的作用下失稳，絮凝沉淀到反应室底部。

电化学设备的特点

无需投加任何药剂、无污染；

设备全自动运行，无需人工值守；

运行成本低、占地面积小；

循环水浓水作为稀释用水；

节省循环水40%以上。