一、腐蚀
腐蚀是自然界普遍存在的现象。把一块擦亮的铁片放入自来水中,一、二小时后便可以看到它生锈了。
经研究表明,金属生锈的原因是水中存在的氧化性物质,如水中的氧气和其它的氧化剂。金属在水中的腐蚀是一个电化学过程。氧发生阴极还原反应:O2/2H22e→2OH-而金属则发生阳极氧化反应,如:Fe→F22e这种腐蚀形式会在所有的水—金属表面无休止地进行着。阴、阳极反应的产物在静电的作用下相互迁移和扩散,最终形成腐蚀产物。如:Fe22HO-=Fe(OH)2,它再经过氧化反应生成Fe(OH)3,脱水后即成为锈Fe2O3。钢铁在普通的自来水中的腐蚀速度约1毫米/年。腐蚀产物累积在金属的表面阻碍了水的传热的正常进行。
二、结垢
造成结垢的主要原因是水中存在着具有反常溶解度的微溶盐类,它们在传热过程中从水中沉积到金属的表面上来。对于循环冷却水系统,冷却水在不断循环使用过程中,由于温度升高,水流速度的变化,水的蒸发,各种无机离子和有机物不断地被浓缩,冷却塔在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的飘落,以及设备结构和材料等多种因素的综合作用,会产生严重的水垢附着,而且会越积越厚,水垢的生长除了缩小水的通道以外,主要是阻碍了传热。水垢还经常会发生快速的垢下腐蚀。
三、微生物
冷却水中的微生物,一般是指细菌和藻类。由于循环冷却水中含有微生物赖以生存的营养成分含量较多,氧气充足,日光照射,水温适宜等条件,致使它大量的繁殖。大量细菌分泌出的粘液,像粘合剂一样,能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起,形成粘糊糊的污泥,这些物质积附在设备管壁上,除了形成氧浓差电池生成盐酸外,还会使冷却水的流量减少,从而降低了换热器的冷却效率,微生物的危害是十分严重的,它生长快,生命期短,它的新陈代谢产物像粘结剂一样把水中的悬浮物连同水垢一起沉积到金属表面成为很难处理的生物粘泥。有的微生物还专门以食金属为生或其新陈代谢产物腐蚀金属。
以上三个问题是相互促进和关连的,腐蚀产物会催化结垢而且本身也是一种沉积物。垢下会加快局部腐蚀,生物粘泥会加快成垢速度而且与垢混杂在一起,又会造成腐蚀。
为了解决水系统中存在的腐蚀、结垢、微生物三大问题,人们一直在探索一种高效、经济、安全的防腐、防垢除垢、杀菌灭藻的物理方法。
1945年比利时工程师韦梅化仑(Vermeiren)发现通过3000高斯磁场的水具有防垢除垢的特征。人们以此理论开发出了用永久磁铁做成的第一代水处理产品。具有无需人管,无需加药,无需通电,无污染,节能型的防垢除垢设备,开创物理法的先河。但是他有一个致命的弱点:退磁。