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引言

磁場水處理是近10年興起的一種新型水處理技術，它利用磁場或電場的作用來防止水結垢和設備受腐蝕，去除污染物及抑制藻類和細菌生長[1]。目前已有多個生產廠家生產相關的設備并投放市場，應用于空調、鍋爐、污水等水環境設備系統的除垢防腐蝕處理[2]。關于電磁水處理設備結構和工作機理的文獻資料已有不少，但針對電磁水處理的應用效果卻少有報道。本文以動態冰蓄冷不銹鋼水槽和電磁水設備組成的實驗平臺為研究對象，通過跟蹤測試水槽中的水質在電磁水的作用下產生的變化，評價電磁水處理對水環境及金屬設備的影響。

1試驗部分

1.1試驗設備

試驗設備按圖1安裝。試驗主體為動態冰蓄冷不銹鋼水槽，內盛裝500kg自來水，電磁水處理設備的電極懸浸在水中，由電線聯接到主機。過濾芯柱為聚丙烯（PP）材質，通過循環水泵將槽中的水循環過濾。

1.2試驗方法

1.2.1水處理方法

啟動電磁水處理設備，使設備處于工作狀態，每天運轉8h，21d后啟動循環水泵，使槽中的水經過過濾芯柱。

1.2.2樣品檢測

每次啟動電磁水處理設備前取水樣檢測pH值、硬度、活性氧含量。

將過濾芯柱取出，此時可觀察到PP表層有紅褐色附著物，取附著物層，干燥后置600℃灼燒，形成淺紅色粉末樣品，稱重，取樣品進行熱場表面能譜（ESD）分析元素和電感耦合等離子發射光譜（ICP）進行主要金屬含量分析。

2結果與討論

2.1硬度變化

不銹鋼水槽中的水為自來水，本身含有一定量的Ca、Mg離子或沉淀。由圖2可知，經電磁水處理后，水體的硬度逐日減少，初始值為76.79mg/L，21d后降至53.25mg/L，減少了30.66%，與此同時，浸泡在水中的電極金屬網面上出現少量的垢，表明電磁水處理通過磁場作用將鈣鹽、鎂鹽吸附，具有軟化水質的功能。

2.2活性氧和pH值變化

在檢測硬度的同時，筆者還跟蹤測試水體中溶解氧含量的變化，測試數據如圖3所示。圖3顯示水體的溶解氧逐漸升高，第1天為0.065mg/L，21d后升高至1.24mg/L，表明電磁效應將水中的O2激發成帶電荷的活性氧[3]，方程式如下：O2+2e→2O+

（1）活性氧可以起到氧化和分解水體中的有機物，具有殺菌滅藻的作用[4]，因此電磁水處理可以有效降解有機物和抑制菌藻的滋生[4]。對水體的pH值也做了跟蹤測試，測試結果表明，試驗過程中水質pH值無變化，均為6.5，這個結果表明電磁水處理沒有使水電解產生H+和OH-，因此水體保持原有的pH值。

2.3沉積物分析

不銹鋼水槽經21d的電磁水處理后，水體出現渾濁，表明水中含沉積物。啟動循環水泵，使沉積物附著在過濾芯柱上，提取附著層，灰化成粉末樣品。樣品經熱場表面能譜（EDS）分析元素（圖4），分析結果如表1所示。

表1顯示沉積物含有Mn、Cr明顯來自水槽的不銹鋼鍍層，金屬元素中Fe質量分數最高，達16.7%，其次是Al，為8.5%，表明水槽的不銹鋼鍍層被腐蝕脫落下來，內層的Fe、Al失去保護，也相繼蝕剝進入水體。與常規情況比較，不銹鋼水槽在此試驗中受到比較嚴重的腐蝕，原因來自水體中的活性氧。活性氧具有強氧化性，不僅可以氧化有機物和菌藻類，還可以氧化大多數金屬，自來水中有少量含氧化性金屬離子的氯化物、硫酸鹽等雜質[5-7]，在水中進一步促進活性氧對金屬表層的腐蝕，包括Mn、Cr、Ti等惰性金屬，化學式如下[3]：2R+nO+→R2On

（2）隨著活性氧含量增加，氧化加速，當活性氧接觸到內層的Fe、Al兩種活潑金屬，氧化進一步加速，方程式如下：4Fe+6H2O+3O2→4Fe（OH）3→2Fe2O3+6H2O（3）4Al+6H2O+3O2→4Al（OH）3→2Al2O3+6H2O（4）當水槽的水循環過濾后，水槽表面光潔如新，表明表面金屬被蝕剝后，裸露出新的面層。腐蝕的金屬形成金屬氧化物并沉積在水中，被過濾芯柱捕集。

采用電感耦合等離子發射光譜儀定量分析沉積物的金屬含量，結果如表2所示。結果表明沉積物含1.575g的金屬，其中Fe占64.8%，Al占30.5%，Mn和Cr分別為3.87%和0.89%。

3結論

（1）電磁水處理通過高頻電磁作用捕集鈣鹽和鎂鹽，具有去垢功能。同時產生活性氧，可以達到殺菌滅藻的作用。（2）電磁水處理產生的活性氧對金屬設備具有較強的腐蝕性，可在短時間內將設備表面的金屬蝕剝下來，造成一種“去銹”現象，其實是對金屬設備的損壞，因此，電磁水處理設備具有促進腐蝕的作用，不能作為防腐蝕設備來使用。