一种新型金属表面除垢方法的机理及实验研究
陈林;邓晓刚;廖振方
【摘 要】文章主要介绍采用突然改变极性和增大电流的电化学法,来清除附着在金属表面上垢层的原理和实验方法.通过实验发现:这种新型电化学法对于清除金属表面上的结垢、附生物、海藻、海生物等物质能获得非常满意的效果,从而为清洗金属船壳,管道结垢和锅炉垢层处理提出一种简便易行的方法. 【期刊名称】《内蒙古科技与经济》 【年(卷),期】2008(000)004 【总页数】2页(P114-115)
【关键词】电化学;金属表层;附着物;除垢方法 【作 者】陈林;邓晓刚;廖振方
【作者单位】绵阳职业技术学院,四川,绵阳,621000;重庆大学机械工程学院,重庆,400044;重庆大学机械工程学院,重庆,400044 【正文语种】中 文 【中图分类】基础科学
第 4 期 总第 158 期 内蒙 古 科 技 与 经 济 No.4， the158thissue2008 年 2 月 InnerMongoliaScience Technology&EconomyFeb. 2008一种 新型 金属表 面除垢方 法 的 机 理 及实 验研究陈 林 1 ， 邓 晓 刚 2，廖 -- 万 2 ( 1 ． 绵阳职业技术学院，四川 绵阳 621000;
2 ． 重庆大学机械工程学院，重庆 400044)摘要 ：文章主要介绍采用 突然改变极性和增大 电 流的 电 化 学法 ，来清除附 着在金属表面上垢层的原理和 实验方 法。 通过 实验发现 ：这种新型 电 化学法对于清除金属表面上的 结垢 、 附生物 、 海藻 、 海生物 等物质能获得非 常 满 意 的 效果 ，从而 为 清洗金属船壳 ，管道结垢和锅 炉垢层处理提 出 一种 简便 易行的 方 法． 。 关键词 ：电 化学 ； 金属表层 ；附 着物 ；除垢方 法中图分类号 ：G115文献标识码 ：A文章编号 ：1007-6921(2008)04-0114-02 l 概述 金属表面上的附着物（ 如船壳上的海生物 、管道内的垢层 ） 对该装置的工作性能有很大的影 响 。 关 于船壳上的海生物的影响在 [1] 中 已作了介绍 ，本文 不再叙述。 水管 内 的垢层减小 了 管道 的过水截面 积 ，使得管道流体阻力 增加 ， 换热设备 的 热效率降 低 ，严重时还会发生腐蚀穿孔或垢层与杂物将水道 堵塞造成事故。 因 此清除金属表面上的垢层 、 附生 物、海藻 、海生物及其它物质已越来越引起企业人士 的关注。目前为 了 清除属表面上的附着物 ， 大多采用化 学法 、热力法或 电气 一 机械法 和 电化学法等[2】 。其中 ， 电化学法具有较高 的效率和经济效益。 在清洗金属 的外表层时 ，清洗效果主要与金属 阳极（ 被清洗 件） 的腐蚀特性有关。 但是在清洗金属 内表面（ 如管 道内表面） 或船壳时 ， 它要剥 落的 附着层是整片 的 ， 为 了把附着层去掉不得不使用辅助的机械破碎[3】 。如何使用 电化学法高效去除附着在金属表层上 的附着物 ，其核心思想是找到一种最简便的方法 ，在 金属与附着层的交界面处尽可能地增大气体的释放 量[4】。根据电解原理 ，增加气体释放量 的最简单办 法是改变电流的极性 （ 电极换 向 ） ， 因为在 阴极释放 的氢气体积要 比在 阳极所释放的氧气体积大两倍以 上。这种改变电极极性 的清洗方法 已 在清洗铸件、 轧钢件及其它金属 的氧化物方面取得了 比较好的效 果。然而 ，清除金属 氧化皮 的机理与清除附着在金 属面上的非导 电材料的附着层和附生物的机理是不 相 同的 ，它们所采用 的 电解液成分也不 同 。 在工程 实践中 ，从化学腐蚀和环境安全角
度 出发 ，常常不允 许采用盐酸、硫酸或者含有氰化物 的碱化物来清洗 锕热交换器上的附着物 、高炉冷却管的附生物 、地下 管网 中的结垢和船壳上的海藻与海生物 。2电化学法清除金属表面垢层的基本原理 根据 已有 的研究和经验 ， 采用改变 电流的极性 清洗附着在金属面上的附着物时 ，使用弱 电解液（ 例 如海水和氯化钠溶液 ） 能取得 比较好的效果。 为此进行 了 如 下 实 验 ：选 取 两 根 管 道 ， 管 道 内 径 均 为 200mm ， 管道内表面垢层的厚度为 10N15mm ，管 内注入 4%的氯化钠 (NaCl) 水溶液 ， 在管 中央放置一只空心的铜 电极。实验用直流电源 的 主要技术参数为 ：直流 电压 110V ，直流电流强度 24A 。直流电源是 由蓄 电池组组成。 清洗时 ， 电极上 发生的电化学反应是阴极的析氢过程和 阳极的析氧 过程。氢在阴极的反应式为 ： 2H20+2e一 —一 20H- 十H2 十(g)(1) NaCl溶液中 ，在 阳极处氧分子的析出过程可分为两步 ：氢氧根离子或水分子放电和氧原子的结合。氢氧根离子按照下述方程式进行 ： 40H- ——-02 十 +2H20+4e- 电解过程中产生 的气体 ，其数量变化服从法拉第定律。 即在电极上析出 的物质数量与通过溶液的 电流强度和通电时 间成正 比 ， 即 与通过溶液的库仑 电量成正 比[5】。 一 业 一 嘉 葫 × 警(2) m2 竹F 一式中 ：m- 电极上析出 的物质质量 ，g ； Q-通过的电量 ，C; M-原子或分子的摩尔质量 ； n-电极反应中电子得失数 ； t- 电解时间 ，s ；I- 电解时的 电流强度 ，A 。当 电量为 I-t 库仑时 ， 电解过程 中 H2 的理论产量为 ： 771,HZ= 灭 丢 丽It-1.036 × 10-sIt 电解过程中 02 的理论产量为 ： 1 m02=甄 秀 丽I￡ × 等 =8.290× 10-5It3实验室实验实验时 ，首先使管道与直流电源的正极相连接 ， 空心铜 电极则与直流电源的负极相连。 电流密度收稿 日期 ： 2007-07 -24作者简介：陈林(1967-) ，男 ，四川三 台人，绵阳职业技术学院讲师 ，硕士。 主要从事机械设计及环保机械开发研究。· 114 ·第4期总第 158 期内蒙古科技与经济No.4，the 158thissue 2008 年 2 月 InnerMongoliaScience Technology&EconomyFeb.陈林1邓 晓 刚2，
一种新型金属表面除垢方法的机理及实验研究
