巧除太阳能热水器水垢的方法

　　经过分析水垢形成的条件及机理可知．把太阳能热水器的水温控制在结垢温度以下，就能避免水垢的形成。

　　一般而言，真空管型太阳能热水器的温度容易到达结垢温度，这时如果在集热管的前面加上遮阳的装置，即在温度超过结垢温度以后，遮阳系统自动启动，把集热面遮挡住，就能够阻止水垢的生成；也能防止热水器过热。

　　平板型热水器由于在高温时容易达到集热与散热的平衡，结垢的情况就明显好于真空管型热水器。双循环型与强制循环型太阳能热水嚣（集热器管里不接触水）就可以通过控制水箱温度在70℃以上时，强制循环泵停止工作，使热量不再进入水箱．使水箱温度不再升高，从而较好地防止水垢的生成。

　　2．离子交换法。

　　软水机是家用水处理行业内应用较为广泛的一种水处理方式。它的工作原理就是阳离子与水中的钙镁离子交换，而除去水中的钙镁离子。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”（由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”）。离子交换树脂是软水机的核心部件，它是一种聚合物，带有相应的功能基团。一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。

　　当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。硬水就变为软水，这是软化水设备的工作原理。当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降．可以用氯化钠溶液流过树脂。此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。

　　由于实际工作的需要．软化水设备的标准工作流程主要包括：工作（有时叫做产水，下同）、反洗、吸盐（再生）、慢冲洗（置换）、快冲洗五个过程（不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程）。任何以钠离子交换为基础的软化水设备，都是在这五个流程的基础上发展来的（其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程）。

　　这种方法的主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟，可以将硬度降低至0。

　　其缺点是：工作过程会产生过量的再生废液；耗盐量大，需经常加盐还原：排出大量含盐废水易引起管道腐蚀，热水使用存在安全隐患；设备放置在室内占用空间大：相对于太阳能来说价格偏高。

　　3．电磁法
　　
　　采用在水中加上一定的磁场来改变水分子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止水垢形成的方法叫做电磁法。电磁法阻垢主要有两种外加磁场的方式：永磁型和电磁型两种结构方案。

　　永磁型防垢器外形呈管状，内部是钕铁硼高磁性材料，外部是碳钢屏蔽体，水从钕铁硼与外壳的夹层流过即被磁化处理。水分子键同时发生角度和长度的变形，氢键角从105°减小到103°左右，使水的物理结构发生变化，即原水分子大缔合链状大分子的氢键断裂成单个水分子。水中单个水分子急剧增加，水中溶解盐的正负离子就迅速被大量单个水分子包围，运动速度降低，有效碰撞次数减少，静电引力下降。从而使水中的钙、镁离子无法与碳酸根结合成碳酸钙和碳酸镁，从而达到除垢、防垢、阻垢的效果。同时由于水体吸收大量被激励的电子，使水的偶极矩增强，与盐的正负离子的亲和能力增强，从而使管壁上原有的水垢逐渐松软以至脱落，大缔合水分子成单个水分子后，极微小的水分子可以渗透、疏松、溶解垢体，也能达到除垢的效果。

　　电磁型防垢器有管道式防垢器和缠绕式防垢器两种型式。管道式防垢器安装时，管道从管道式防垢器上的孔径穿过：缠绕式防垢器安装时，把设备上的电源线按照一定的方向缠绕在给水管道上，在通电时两种型式的防垢器线圈都会在给水管道上产生磁场。

　　水流过电磁场切割磁力线，水被磁化，它的磁性来源于通电的线圈，防垢原理与使用条件同永磁性防垢器。

　　此种防垢器的特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低：但是效果不够稳定，没有统一的衡量标准，因为通过磁场后的水分子将在24小时左右时间恢复到通磁前的状态，所以处理后对水的使用时间、距离都有一定局限。

　　从原理上看只能应用在循环水或即热式太阳能热水器的防垢处理，针对储水式的太阳能热水器，此种防垢方式还值得探讨。电磁法防垢对磁力大小有硬性指标要求，磁场强度要在2000高斯以上， 主要的是现在磁化功能并没有得到相关的认证．对其可行性与实效性存在质疑。

　　4．加药剂法
　　
　　向水中加入专用的阻垢剂．可以使钙镁离子、碳酸根离子与药剂的分子形成络合物．增加其在高温水中的溶解度，从而使水垢不能析出、沉积。

　　目前工业上可以使用的阻垢剂很多．在水处理中常用的阻垢剂有复磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机膦酸脂、聚羧酸等。目前在生活用水行业通用的阻垢剂是硅磷晶，它是一种缓慢溶解的球状化学药剂，主要是由多种磷酸盐、硅酸盐经特殊加工工艺制成。自来水从进口进入阻垢器，水从装有硅磷晶的药罐里流过，硅磷晶就溶解在水里进入太阳能热水器，消耗量是lppm～3ppm即1吨（1百万克）水中溶解硅磷晶 l～3克，适应水的钙硬度范围在30ppm～400ppm之闯，这对于我国绝大部分地区都是适用的。硅磷晶技术使用方便，无动力消耗，不增加用水系统的阻力，平时无需专人维护。这种方法的特点是：一次性投入较少．适应性广，阻垢、除垢能力强，性能稳定，尤其适合于储水式加热器．只需要根据系统的用水量大小，按时添加硅磷晶。

　　5．光催化氧化法
　　
　　光催化氧化反应是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应，就是在光作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。他属于光化学反应降解污染物，有催化剂参与的光化学氧化过程，在当前的水处理行业应用方式主要是利用光催化片做为氧化剂，将无机的光敏半导体材料T102烧固在陶瓷表面，形成牢固的二氧化钛膜面层即光催化片：同时结合一定量的紫外线光线辐照，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子一空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子——空穴作用，产生氧化性极强的自由基。再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等方式将污染物降解为无毒物质．无二次污染。 终将水中污染物矿化为无害的二氧化碳和水，也将水中的成垢离子HCO3-、CO32-转化为二氧化碳和水。即使在微光的作用下也能起强烈的光催化作用．具有防污、防臭、抗菌（杀菌）、除（阻）垢的效果，水质经过净化后水PH值呈弱碱性、小分子团，改善了水质。

　　此种水处理方式在瓶装饮用水行业已开始使用，在太阳能热水器里的使用还在研究阶段。在太阳能中利用方案一：太阳能的水箱至少要做成透光的水箱，或者做成一小部分透光，只要水箱里的水能有光线辐射进去就可以，在水箱里面放置光催化片，光催化片的面积需要与水箱容积相匹配，一般300升水需要配置0.6～1平方米。方案二：在太阳能的进水管道前增加一个透光或半透光的水箱，里面放置光催化片，即前置水箱，前置水箱可放置在室外或室内，水在前置水箱里就被处理．进入太阳能水箱后就不会结垢。一般光催化片对水的处理时间需要3～4小时，处理过的永能够长时间不结垢。此种阻垢方法的应用技术可行．不过推广的瓶颈主要在加工工艺和产品结构上，即如何把光催化片放置在水箱里，如何把光线引进水箱。

　　由于太阳能热水器市场并不十分成熟，没有强制标准限制．于是许多小厂家做市场宣传时，为了突出自己的产品，出现了很多虚夸太阳能热水器功能的卖点。例如有些太阳能热水器厂家，在太阳能热水器水箱里面加上一根镁棒，就讲述镁棒能阻垢、除垢，使热水器永不生垢，是足够型热水器，并以阻垢为他们热水器的卖点。笔者实在是不敢恭维，也咨询过不少镁棒防腐方面的专业人士：镁棒在水中消耗掉变成镁离子，使水的PH值略有增加，更容易生成水垢，怎么能除垢呢？

　　在市场上还有一些厂家用前置的净水器来除垢．据了解净水器一般是起过滤杂质作用的，里面有过滤网与活性炭滤芯，通过净水器的水能够过滤杂质，但是不能过滤钙镁离子，仍然不能起到防垢除垢的目的。

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