1理论研究中遇到的困难
目前，磁化机理在国内外学术界还未达成共识，定量研究较少，研究过程中遇到的主要问题有：（1）磁记忆效应无法用现有的理论得到定量解释；（2）实验结果不能较好地解释磁处理机理；（3）未能对磁场是否引起液体相变、氢键断裂等问题进行全面系统的研究，缺乏定量计算，从而使理论落后于应用，降低了应用的成功性；（4）磁场强度和流体流速之间的关系复杂，部分人认为存在最佳流速，但也有学者指出，两者是多极值关系[6]。因此，加强定量的基础研究，建立和完善磁处理防垢的理论模型是将来发展趋势之一。磁化法抑垢除垢的机理国内外学者提出了许多关于磁化抑垢法机理的假设和理论，其中，广为接受的是洛仑兹力模型理论和氢键断裂理论。洛仑兹力模型理论洛仑兹力模型理论的解释是：磁场作用水溶液的过程可分为两个阶段：第一阶段，洛仑兹力作用占主导；第二阶段，取向作用占主导。第一阶段：在磁场作用的范围内，CO32-和Ca2+等带电离子将被洛仑兹力束缚于磁力线附近。此时，磁场把带电粒子筛选出来，同时，由于阴阳离子的运动轨迹相反，更增加了CO32-和Ca2+间的碰撞机会。第二阶段：CO32-和Ca2+等离子通过以水合离子的形式存在于溶液中，频繁的碰撞会使它们携带的水化膜部分解体，而改变离子的水合状态，许多单体水分子伴随着CaCO3晶粒的生成而产生。罗漫等人用核磁共振仪证实了，磁处理后，单体水分子数目会增加，其明显的电偶极性有利于在磁场中取向。这些水分子群限制了CaCO3晶粒的运动，减少了CaCO3晶粒间的有效碰撞和运动的自由程度，即，CaCO3小晶粒被分散在了水中，降低了他们聚合成大晶粒的可能性。也就是说，取向作用抑制了晶粒的长大。这些刚生成的单体水分子被取向后，溶液的介电常数会增大[7]。
2氢键异变理论模型
在液态水中，水分子大多以分子团的形式存在。在0～200℃范围内，单分子与水分子的缔合体共存的形式是液态水的基本模型，温度越高，缔合度相应升高。若干个单分子通过氢键联系起来形成缔合态，即缔合体。氢氧键由氢原子和电负性很大的氧原子共同形成，质量较大的氧原子将强烈吸引它们之间的共用电子对，以至氢原子几乎成为“裸核”而带正电，氧原子带同等的负电荷，如图1所示。水分子2中带正电荷的氢原子被水分子1中带负电荷的氧原子吸引，最终形成氢键，如图2所示[5]。实验发现，具有极性原子的物质对磁场都有较高的敏感性。例如，由氢键缔合而成的液态水，磁场的微弱能量虽远小于氢键的键能，即不能破坏氢键，但可以给液态水体系一扰动，使其价电子发生新的取向，此时，缔合分子重新排列组合，这样就可以改变氢键的形态，以致其发生扭动、弯曲、改变键的强度或键角。通常情况下，磁处理中的磁场大小均较弱，因此，磁场的梯度、方向、作用时间以及磁处理时的流速均影响扰动的程度。在不同的磁处理参数下，介质的物理化学性质将发生变化，如水经磁场处理后，其蒸发速度加快，溶解性能加强，表面张力下降，这些微观的改变在宏观上就体现出防垢除垢的效果[3]。
3正确认识磁处理技术
磁场处理在国外已有40年以上历史，在我国也已有1/3世纪以上的历史，而且已历经两度兴衰。磁场处理的优点是：不用化学药剂，没有环境污染，设备维护操作简便，寿命长。就节约药剂，防止污染，节省人力而言，是理想的防垢手段。磁场处理的缺点是：它是一种不稳定的、暂时的防止结硬垢的方法。必须保证所使用的装置有效，必须严格遵守关于热负荷、水温、硬度、铁锰含量等的规定才有效；必须保持足够的排污和保持在一定时间内才有效。自磁场防垢处理问世时起，就存在着这种防垢方法有效与无效之争。究其原因，就是对磁场防垢的实质不明造成的。我国有为数众多的热水锅炉、热交换器、冷却装置，都没有进行水处理，每年造成上千万吨燃料的浪费，造成设备停产、金属过热烧坏，有数以万计的小锅炉和热交换器被迫进行化学清洗除垢，造成药物消耗及环境污染，因此，不用药剂、不用或极少消耗能量、没有环境污染的磁场处理是有广阔天地的[8]。
4结束语
对于磁场除垢防垢的原理，目前学术界还没有给出一个比较确切的结论。磁场能影响成垢物质的结晶速率、晶型、晶体大小和数目、水的pH值等，因而阻止水垢分子对管壁的附着。由于磁场对水以及其它离子（分子）的影响是暂时的，为了避免重新结垢，需要在磁处理后做进一步处理，如在电子除垢仪下游安装捕集器，以清除掉污垢。磁处理技术相较于其他化学除垢方法，具有投资小、操作简单、无毒无公司战略管理论文污染等特点，是一种极具发展前景的防垢除垢技术。
作者：彭辰 单位：西南石油大学机电工程学院
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