電化學處理器作為一種綠色環(huán)保的循環(huán)水處理技術(shù),無需依賴大量化學藥劑,而是通過電解反應、電場作用、活性物質(zhì)生成等電化學原理,實現(xiàn)預先除垢、緩蝕和殺菌滅藻三大功能,從源頭解決循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和微生物污染問題。其功能原理及特點如下:

水垢的核心成因是水中鈣、鎂等硬度離子(Ca2?、Mg2?)在溫度升高或流速變化時過飽和析出,電化學處理器通過以下機制預先阻止其在設備表面沉積:
定向析出與疏松化:
處理器內(nèi)置電極(通常為鈦基涂層陽極、不銹鋼陰極),通電后形成電解回路。水中的 Ca2?、Mg2?在電場作用下向陰極遷移,結(jié)合陰極區(qū)電解產(chǎn)生的 OH?(反應:2H?O + 2e? → H?↑ + 2OH?),生成 Ca (OH)?、Mg (OH)?等微溶性沉淀物。這些沉淀物在陰極表面或特定沉淀區(qū)(而非管道、換熱器表面)定向析出,形成疏松、易脫落的 “軟垢”,可通過定期排污或機械清理去除,避免在設備表面形成堅硬附著的硬垢。
晶體結(jié)構(gòu)畸變:
電場作用會干擾水垢晶體(如碳酸鈣)的正常生長軌跡,使其無法形成穩(wěn)定的方解石結(jié)構(gòu)(硬垢的主要成分),轉(zhuǎn)而生成松散的文石或球霰石晶體。這類晶體附著力弱,即使少量隨水流進入系統(tǒng),也會隨循環(huán)水排出,難以在設備表面沉積。
降低水中硬度離子濃度:
通過持續(xù)電解,水中部分 Ca2?、Mg2?被轉(zhuǎn)化為沉淀物去除,預先降低循環(huán)水的硬度(總硬度可降低 30%-60%),從源頭減少水垢生成的物質(zhì)基礎(chǔ),尤其適用于高硬度水質(zhì)(如地下水、工業(yè)廢水回用場景)。
優(yōu)勢:相比化學除垢,電化學預先除垢無需投加阻垢劑,避免了藥劑殘留導致的水質(zhì)二次污染,且軟垢清理成本低,能長期維持設備傳熱效率(實驗數(shù)據(jù)顯示,處理后換熱器熱阻可降低 20%-40%)。
循環(huán)水系統(tǒng)的金屬設備(碳鋼、銅合金等)因電化學腐蝕(陽極溶解、陰極析氫 / 吸氧)導致?lián)p壞,電化學處理器通過以下機制預先緩蝕:
陰極保護:
處理器通過外接電源或犧牲陽極(如鋅塊),使被保護金屬設備成為電解池的陰極。此時,陰極發(fā)生還原反應(如 O? + 2H?O + 4e? → 4OH?),抑制陽極的金屬溶解反應(如 Fe → Fe2? + 2e?),從根本上阻止腐蝕的電子轉(zhuǎn)移過程。對于碳鋼管道,陰極保護可將腐蝕速率從 0.2mm / 年降至 0.03mm / 年以下。
表面鈍化膜形成:
陽極電解產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)(如 ClO?、O?)或高 pH 環(huán)境(陰極區(qū) OH?富集),可在金屬表面形成致密的氧化膜(如 Fe?O?、CuO)。這層鈍化膜隔絕了金屬與腐蝕介質(zhì)(如 Cl?、H?)的接觸,相當于在設備表面預先 “鍍” 上一層保護膜。
去除腐蝕性離子:
電場可吸附水中的 Cl?、SO?2?等腐蝕性陰離子,使其向陽極遷移并在陽極區(qū)被氧化分解(如 Cl? → Cl? → ClO?),降低水中腐蝕性離子濃度,減少對金屬的侵蝕。
優(yōu)勢:電化學緩蝕無需投加緩蝕劑,避免了藥劑與水中離子反應生成沉淀的風險,且保護范圍廣(可覆蓋整個循環(huán)系統(tǒng)),尤其適合高氯、高鹽水質(zhì)(如沿海地區(qū)工業(yè)循環(huán)水)。
循環(huán)水中的細菌、藻類等微生物依賴水中營養(yǎng)物質(zhì)繁殖,電化學處理器通過生成強氧化性物質(zhì)和物理作用預先殺滅微生物:
活性氧與氯系物質(zhì)生成:
陽極電解水或含氯離子的水體時,會發(fā)生如下反應:
- 2Cl? - 2e? → Cl?↑,Cl? + H?O → HCl + HClO(次氯酸);
- 2H?O - 4e? → O?↑ + 4H?,或生成?OH(羥基自由基)、O?(臭氧)等強氧化劑。
這些物質(zhì)可破壞微生物的細胞膜、蛋白質(zhì)和核酸(如次氯酸能穿透細菌細胞壁,氧化酶系統(tǒng)使其失活),快速殺滅細菌(如軍團菌)、真菌和藻類孢子,殺菌率可達 99% 以上。
電場與電流的直接作用:
強電場可導致微生物細胞膜內(nèi)外電位差失衡,引發(fā)細胞膜穿孔;高頻脈沖電流則會干擾微生物的代謝過程(如酶活性抑制),抑制其繁殖能力,尤其對藻類的光合作用有顯著破壞作用。
生物黏泥的剝離與抑制:
電化學產(chǎn)生的微小氣泡(如 H?、O?)可附著在生物黏泥表面,使其從設備表面剝離;同時,持續(xù)的氧化環(huán)境可阻止新黏泥的形成,避免管道堵塞和微生物誘導腐蝕(如硫酸鹽還原菌導致的厭氧腐蝕)。
優(yōu)勢:相比化學殺菌,電化學殺菌無需投加殺菌劑(如氯片、異噻唑啉酮),減少了藥劑殘留和 “三致” 物質(zhì)(如氯代有機物)的生成,更符合環(huán)保要求,尤其適用于飲用水源附近或?qū)ε欧乓髧栏竦膱鼍埃ㄈ缡称?、制藥行業(yè))。
電化學處理器的三大功能通過電化學反應形成協(xié)同:
- 除垢過程中析出的軟垢可減少微生物附著的 “溫床”;
- 緩蝕形成的鈍化膜可降低微生物對金屬表面的侵蝕點;
- 殺菌產(chǎn)生的氧化劑可輔助分解水垢中的有機雜質(zhì),增強除垢效果。
這種協(xié)同作用使其無需依賴化學藥劑,即可實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的 “預先保護”,尤其在高硬度、高腐蝕、高微生物風險的水質(zhì)中(如化工循環(huán)水、冷卻塔系統(tǒng)),能顯著降低設備維護成本,延長使用壽命,同時減少環(huán)境污染。
綜上,電化學處理器通過電解、電場等物理化學作用,將除垢、緩蝕、殺菌滅藻功能前置,是一種高效、環(huán)保的循環(huán)水處理技術(shù),代表了水處理領(lǐng)域 “少藥劑、低成本、高穩(wěn)定性” 的發(fā)展方向。