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电化学除氧的影响因素

摘要

    ◎一种可用于工业锅炉和热水锅炉给水系统的电化学除氧技术，内容有电化学除氧的机理，pH值，温度，流速，电流密度和铝计量对给水除氧的影响。

    ◎在天然水中含溶解氧可达14.6毫克/升，因为水对铁具有锈蚀活性。特别不希望在蒸汽锅炉的给水，热力管和热水供应系统的水中含有氧，因为当温度升高时溶解在水中氧的侵蚀作用将大大增高。

    ◎水中除氧除可采用化学方法及物理方法外还可采用电化学方法。电化学除氧效果好，设备简单，操作方便，运行费用低，可用于工业锅炉及热水锅炉的给水除氧。

◎电化学除氧原理

1、当采用电化学除氧时，通常拿铁或铝作为阳极。用铁电极时，产生下列反应

反应过程中，在阴极还常发生氢的去极化作用，而产生氢气，反应为

苏联捷尔任斯基全苏热工研究所水分部分研究中采用了钢杆作为阳极，当水温在40~50℃或50℃以上时，水流速12.7米/小时（此时除氧过滤器的生产率为3.5米³/小时），氧的含量从6毫克/升下降到0.05毫克/升。但是采用铁电极进行水中除氧存在着诸如要用庞大的过滤器，而且过滤速度不能太快;在滤料表面容易形成氢氧化铁的絮状物薄膜，从而影响过滤能力;铁的剩余含量较高（达1毫克/升），超过了饮用水和给水的极限允许浓度等缺点。

2、当采用铝电极时，产生下列反应

同样也产生氢的去极化作用

研究与实践表明，处理后的水中含氧量可将到0.08~0.1毫克/升，热水供应系统中未曾发现有何不良影响。

◎影响电化学除氧的因素

为了获得水的pH值，水温，电流密度，耗铝量，初始含氧量对除氧过程的影响，苏联曾做过一系列的研究，获得了如下的一些结论：

1.       pH值

曾经在pH=4~10.3的范围内对被处理水中氧的剩余浓度进行过研究。研究发现，氧在水中的剩余浓度变化不大。例如，当原水温度为20℃和pH=4时水中氧的剩余浓度为2.95毫克/升，为原始浓度7.35毫克/升的40%。除氧过程中在酸性介质内略有改善，这是因为去极化作用的影响，强烈地析出氢气泡有助于水的搅拌和在近阴极区内减小扩散层的厚度。

2.       温度

对电化学除氧过程的影响所进行的研究表明，但温度升高时，效果大大增高。在10℃时水中氧的剩余浓度为37.9%,而80℃时为3.5%。温度提高时电极电压下降，并且处理单位容积水的电能消耗量减少。如当温度从2℃变化到80℃时，电能的消耗从73.5瓦·小时/米³见到24瓦·小时/米³。

3.       流速

提高水流速度，水中的剩余含氧量增高，除氧率降低。这是因为水在电解槽内的逗留时间减少，水中所含的氧来不及走向阴极表面，因而部分水带着初始含氧量流走。在固定工况下，流动液体氧的迁移，即氧供至阴极的量决定于对流迁移和分子扩散。显然，水的搅拌愈厉害，达到表面氧的数量就愈多。为了使氧活泼，就必须有效的把氧供至电极，并在电解槽内使水有一定的逗留时间，这就要求在设计电解槽时考虑到这一点。

4.       电流密度和铝剂量

研究表明，电流密度和铝剂量提高时除氧效果就提高，此时电能消耗也增加。当水流的流动速度为16米/小时和电流密度从0.5变化到5毫安/厘米²时，水中氧的剩余浓度将减少近六倍。这就说明由于处理单位容积水所消耗的电能和铝剂量增高而使过程强化了。研究认为：0.5~2毫安/厘米²的电流密度时可取的。

5、       电化学除氧器的结构。

除氧器的外壳长方形，阳、阴极分别为开孔的铝版和钢板。电解后氢氧化铝沉积于下部的沉淀室，沉淀物料从手孔排除。待处理的水由于电化学反应，水中氧被消耗，而达到除氧目的。

苏联设计的电化学除氧器，在园柱状电极的分段式除氧电解槽内，水流经钢管（阴极）与铝圆柱之间的环状空间。从电解槽下部去除水中生成的氢氧化铝沉淀，这种结构在莫斯科电网热水锅炉上得到了广泛的应用。热水年消耗量达9万立方米的用户应用电化学方法除氧最为有效。