一种水的抗垢方法与流程

一种水的抗垢方法
1.技术领域
2.本发明涉及水除垢技术领域，尤其涉及一种新的水抗垢方法。


背景技术：

3.据世界业内相关专业人士的数据统计，全世界每年在热水领域因水垢造成的经济损失约占gdp的0.25%。在我国，虽然缺乏具体统计资料，但专家普遍估计，应远超过世界平均水平。即使按0.25%计算，结垢导致的能源经济损失超过2000亿元。项目技术对热水产品进行适当的水垢防治处理，可以提高热效率20%-40%；提高设备使用年限1-2倍；降低设备维修率20%-30%，挽回大量能耗。水垢化学性质稳定，影响热交换率、消耗能源。当水垢厚度为1.5mm时，就要多消耗6%的热能；水垢厚度为8mm时，增加的能耗高达34%。
[0004][0005]
当前除垢主流技术有：离子交换树脂法、脱盐膜法、添加阻垢剂法。然而，离子交换树脂法需要用到大量得盐进行离子的交换，高浓度盐水的排放带来潜在的二次污染；脱盐膜法会产生大量的浓缩废水，一方面水的利用效率不高，另一方面浓缩水带来潜在二次污染；阻垢剂法需要往水体内添加阻垢分子，一方面带来潜在的安全隐患，另一方面改变了水体的成分，带来诸多问题。
[0006]
现有技术也有超声除垢法，其主要是利用超声振动原理让水垢掉下来，然而其效果有限，不能完全满足除垢需求。加热烧水除垢是一种传统降低水硬度的方法，但是水垢常常被黏附在加热与换热器件的表面，导致其能耗升高，阻碍了其应用。
[0007]
可见，当前缺乏一种安全、便捷、无添加物的除垢方法。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种效果显著的水抗垢方法。现有技术基本都是除垢，就是在产生水垢之后再去除水垢。本发明的方法是一种抗垢方法，也就是在最开始就阻止水垢被黏附在加热与换热器件的表面。
[0009]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种水的抗垢方法，包括对水进行加热和超声波处理，是在水中增加一种在超声波刺激下能产生驻极体的压电材料。
[0010]
作为优选的，在上述抗垢方法中，所述在超声波刺激下能产生驻极体的压电材料优选为pvdf、ptfe或pp。
[0011]
作为优选的，在上述抗垢方法中，所述在超声波刺激下能产生驻极体的压电材料最佳为ptfe。
[0012]
作为优选的，在上述抗垢方法中，所述加热是在水中放置换热介质，换热介质再连接加热组件，所述换热介质的表面涂布有在超声波刺激下能产生驻极体的压电材料。
[0013]
作为优选的，在上述抗垢方法中，所述压电材料的压电系数》50 pc/n。
[0014]
作为优选的，在上述抗垢方法中，所述压电材料涂布在换热介质表面的厚度为10nm-1微米。
[0015]
作为优选的，在上述抗垢方法中，所述超声波的超声压力为》0.1 n/cm2。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明首次发现在超声波刺激下能产生驻极体的压电材料能够与超声波进行配合，当超声波压力大于0.1 n/cm2时，能刺激不锈钢换热介质表面的压电材料涂层，极化压电材料涂层产生驻极体，高频超声压力波持续刺激压电材料涂层驻极体产生迅速交变的内部电场，阻止加热时水垢在换热管介质表面聚集；于此同时，加热会使得水中的水垢结晶，并通过随后的过滤，达到除垢的功效，有效降低水体的硬度，本发明的方法去除水中硬度能力可达95%。水垢不在换热管介质上黏附，延长池沸腾器的连续工作时间，降低能耗，提高效率。
[0017]
附图说明
[0018]
图1为换热介质不锈钢材质图（左边）和换热介质不锈钢ptfe涂层（右）的水滴接触角测试图；图2为超声驻极换热介质ptfe涂层的机理图。
具体实施方式
[0019]
实施例1 换热介质ptfe薄膜涂层的制备称取25g ptfe粉末加入475g dmf溶液中，搅拌至完全溶解，即得5% ptfe溶液；将涂层液均匀涂抹至不锈钢换热介质上，350℃烘干，形成换热介质驻极体ptfe薄膜涂层。如图1所示为换热介质驻极体ptfe薄膜涂层的图片，同时测定其水滴的接触角，明显增大。对换热介质驻极体ptfe薄膜涂层进行超声（超声波清洗器：频率40khz，功率100w）处理10分钟，随后测定涂层薄膜的压电系数，为290pc/n，远高于常规的压电材料（常规压电材料的压电系数为（d33 ≈ 3
–
105 pc/n）。我们认为：通过超声波作用于不锈钢换热管上的ptfe涂层，极化压电涂层产生了驻极体，同时，在高频超声压力波持续刺激ptfe驻极体，可产生迅速交变的内部电场，从而在涂层表面产生大量的相同电荷，可有效阻止加热时水垢在换热介质的涂层表面聚集，从而让加热结晶的水垢悬浮于水体中，并可通过过滤滤除，进而降低水体的整体硬度，达到加热除垢的功效。
[0020]
实施例2 换热介质pvdf薄膜涂层的制备称取25g pvdf粉末加入475g dmf溶液中，搅拌至完全溶解，即得5% pvdf溶液；将涂层液均匀涂抹至不锈钢换热介质上，350℃烘干，形成换热介质驻极体ptfe薄膜涂层。如图1所示为换热介质驻极体pvdf薄膜涂层的图片，同时测定其水滴的接触角，明显增大。对换热介质驻极体pvdf薄膜涂层进行超声（超声波清洗器：频率40khz，功率100w）处理10分钟，随后测定涂层薄膜的压电系数，为150pc/n，高于常规的压电材料（常规压电材料的压电系数为（d33 ≈ 3
–
105 pc/n）。我们认为：通过超声波作用于不锈钢换热管上的ptfe涂层，极化压电涂层产生了驻极体，同时，在高频超声压力波持续刺激ptfe驻极体，可产生迅速交变的内部电场，从而在涂层表面产生大量的相同电荷，可有效阻止加热时水垢在换热介质
的涂层表面聚集，从而让加热结晶的水垢悬浮于水体中，并可通过过滤滤除，进而降低水体的整体硬度，达到加热除垢的功效。
[0021]
实施例3 换热介质pp薄膜涂层的制备称取25g pp粉末加入475g dmf溶液中，搅拌至完全溶解，即得5% pp溶液；将涂层液均匀涂抹至不锈钢换热介质上，350℃烘干，形成换热介质驻极体pp薄膜涂层。如图1所示为换热介质驻极体pp薄膜涂层的图片，同时测定其水滴的接触角，明显增大。对换热介质驻极体pp薄膜涂层进行超声（超声波清洗器：频率40khz，功率100w）处理10分钟，随后测定涂层薄膜的压电系数，为155pc/n，高于常规的压电材料（常规压电材料的压电系数为（d33 ≈ 3
–
105 pc/n）。我们认为：通过超声波作用于不锈钢换热管上的ptfe涂层，极化压电涂层产生了驻极体，同时，在高频超声压力波持续刺激ptfe驻极体，可产生迅速交变的内部电场，从而在涂层表面产生大量的相同电荷，可有效阻止加热时水垢在换热介质的涂层表面聚集，从而让加热结晶的水垢悬浮于水体中，并可通过过滤滤除，进而降低水体的整体硬度，达到加热除垢的功效。
[0022]
实施例4 加热除垢器功效测试1.试验用水的配制方法：用纯水（电导率《10μs/cm）按照以下步骤进行加标配制100l试验用水：a) 分别称取25.1g二水cacl2、21.05g七水mgso4、7.90g nacl，分别溶解于200ml的纯水中；称取26.53g nahco3溶解于350ml的纯水中。b) 将上述溶液依次加入100l纯水中，每加入一种溶液后应立即搅拌均匀，全部加完后充分搅拌均匀。c) 量取5.2%的naclo原液5ml～10ml，用纯水稀释至1l，再量取100ml此稀释溶液加入上述100l配制液中，立即搅拌均匀。d) 用naoh或hcl调解ph值，使其在7.0～7.5范围内。e) 配制的试验用水应储存于避光的密闭容器中，应现制现用，不得使用隔夜配制的试验用水。（注：所用化学试剂均为分析纯或相当纯度。）以此配得的硬水tds为500 mg/l，硬度为250。
[0023]
2.加热除垢实验将上述配置硬水25l加入到加热除垢容器中，容器中有不锈钢材质的换热介质，压电材料（实施例1-3）涂覆于换热介质表面，换热介质连接加热组件，容器中还设有超声波发生器。开启加热及超声发生器（超声压力为2 n/cm2）至水体沸腾后10分钟，将水体冷却、过滤；连续处理10次，将水体收集，测定实施例1-3过滤水的硬度和tds，水质硬度均显著降低，详见表1。观察换热介质表面情况，未发现任何结垢现象。
[0024]
表1 水的硬度tds实施例1（ptfe）3062实施例2（pvdf）4898实施例3（pp）62130