近年来出现利用合金材料进行阻垢的方法,KDF(KineticDegradationFlux)和MRPS(MultipleRedoxPotentialSystem)便是其典型代表。1984年美国DonHeskett发明了一种高纯度铜锌合金,是一种过滤介质,该合金在水处理领域有广阔的应用前景,并且已在在生活用水深度净化、工业给水净化及废水处理等方面获得成功应用。MRPS是多重氧化还原电位系统,和KDF合金相比,加入了除铜锌外的元素,使电位呈现多元化,更有利于净化效果。
虽然KDF和MRPS不需要加入化学试剂,避免了对环境的污染,但是KDF和MRPS合金滤料通过反应会形成一些沉淀物,覆盖在合金表面,使其除杂质能力降低,因此,必须在适当时间内用反冲洗将其除去。但是滤料密度较大,需用大流量水冲洗,从而使其工序变得复杂,增加了处理成本。防垢工具不同于KDF滤料,合金不再以滤料的形式出现,而是制造成特殊形状,不需要大量流水冲洗,工序简单。该工具在国内还很少研究,但国外已有大量的研究报道。从以往国外专利可以看出合金材料防垢工具的结构形式是多种多样的。文献中把合金材料做成不规则形状,置于容器中,让流体从空隙中流过,采用不同结构形式的主要目的是增加流体与合金材料的接触面积。
合金材料与流体的双电层结构在固-液表面处,固体表面上与其附近的液体内通常会分别带有电性相反、电量相等的两层离子,形成了双电层。防垢合金材料与流体之间同样存在双电层。合金表面荷正电,构成双电层溶液一侧剩余电荷的阴离子水化程度较低,又能进行特性吸附,因而阴离子的水化膜遭到破坏,即阴离子能够逸出水化膜,取代水偶极层中的水分子而直接吸附在合金表面,组成图2所示的紧密层,这种紧密层称为内紧密层。一部分CO32-吸附于合金表面,由于其被水化膜包围,和钙离子结合比较困难。CO32-的特性吸附,使得溶液中的CO32-离子的量降低,与Ca2+结合的几率减小,达到阻垢的目的。
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