本發(fā)明屬于管道防護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制金屬管道水垢形成的方法。

背景技術(shù)：

多年以來，金屬管道的防腐和除垢一直是人們關(guān)心的問題。由于地下水或城市自來水中均存在一定量的鈣離子(Ca²⁺)、碳酸根(CO₃^2-)和碳酸氫根(HCO₃^-)離子等，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(比如溫度升高)，上述離子在水中的平衡將被打破并發(fā)生如下反應(yīng)：

Ca²⁺+2HCO₃^-→Ca(HCO₃)₂ (1)

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O (2)

Ca²⁺+CO₃^2-→CaCO₃↓ (3)

由于反應(yīng)(1)(2)(3)均為放熱反應(yīng)，因此，隨著溫度的升高，反應(yīng)向右側(cè)進行，從而生成碳酸鈣沉淀。碳酸鈣隨著水體系在金屬管道內(nèi)流動時，不斷與管道內(nèi)壁摩擦與碰撞，最終由于靜電吸引而與金屬管道內(nèi)壁粘連在一起形成水垢。

常規(guī)的去除水垢的方法有化學(xué)法和物理法兩種。化學(xué)方法是用可以與水垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的除垢試劑沖洗輸水管道，使水垢生成可溶于水的鹽類，進而被水流沖走?；瘜W(xué)除垢方法雖然能夠有效地解決水垢問題，但需消耗大量的化學(xué)藥品，這不僅浪費了大量的人力物力，而且殘余的化學(xué)藥品對環(huán)境造成了嚴重的污染。物理阻垢方法主要有磁化處理法、高壓靜電場處理法、超聲波處理法、交變電場處理法等。相對于化學(xué)法來說，這些方法具有使用方便、無污染等優(yōu)點，但能量消耗依然較大。

專利ZL 02806631.6將水溶性或者水分散性聚合物加入到需處理的水體系中，從而去除在金屬內(nèi)壁上的水垢；專利ZL201280027371.8通過誘導(dǎo)碳酸鈣形成比較容易去除的“紋石”晶型而非難以去除的方解石晶型，專利ZL201280037029.1通過對金屬材料表面進行改性，從而抑制碳酸鈣水垢在金屬材料內(nèi)壁的附著。然而，這些專利所采用的方法均存在著某些缺點，比如專利ZL 02806631.6只能去除已經(jīng)存在的水垢而并不能抑制水垢在金屬材料內(nèi)壁上的再生，而專利ZL201280027371.8、專利ZL201280037029.1具有成本高、難以實施等缺點。

為了有效且經(jīng)濟實用地抑制水垢在金屬管道內(nèi)壁上的形成，本發(fā)明提出了利用顆粒與金屬管內(nèi)壁間相互作用靜電力來抑制水垢形成的技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

碳酸鈣顆粒隨著水流不斷地流動而與金屬管道內(nèi)壁頻繁地接觸或分離。當(dāng)碳酸鈣顆粒與管道內(nèi)壁的靜電吸引力大于由于水流而造成的剪切力時，碳酸鈣顆粒便將附著在金屬管道內(nèi)壁上而不再隨水流運動?；诖?，本發(fā)明根據(jù)金屬管道內(nèi)表面及碳酸鈣顆粒的帶電特性，通過使用導(dǎo)電材料將金屬表面與大地或者電勢為零的部件相連接，使金屬管道內(nèi)表面的電勢為零，減少金屬管道內(nèi)表面與碳酸鈣顆粒之間的靜電吸引力，消除碳酸鈣顆粒通過電荷的不同而在金屬管道內(nèi)表面的附著，從而抑制金屬管道水垢的形成。

本發(fā)明的方法是：將導(dǎo)電材料的一端與流經(jīng)水的金屬管道相連，將導(dǎo)電材料的另一端與大地或電勢為零的部件相連；所述金屬管道是由鑄鐵管、不銹鋼管、鍍鋅鐵管中的一種制成；所述導(dǎo)電材料是鐵、鉬、銅、鉑、銀、鎢材料中的至少一種。

本發(fā)明的效果如下：

(1)抑制金屬管道內(nèi)壁水垢形成的效果明顯：通過導(dǎo)電材料將輸水金屬管道與大地或電勢為零的部件相連，使得輸水金屬管道內(nèi)壁上的電勢為零，從而減少了金屬管道內(nèi)壁與碳酸鈣顆粒間的靜電吸引力，從而有效的抑制了水垢的形成。

(2)抑制金屬管道內(nèi)壁水垢形成的方法簡單方便：只需通過導(dǎo)電材料將輸水金屬管道與大地或電勢為零的部件相連，無需在水中加入任何試劑或?qū)艿啦牧媳砻孢M行改性處理，亦無需對其施加額外的能量，因此是一種非常簡單方便、節(jié)能環(huán)保的方法。

附圖說明

結(jié)合附圖說明，本發(fā)明的優(yōu)勢將更加明顯，在附圖中：

圖1是表示在具體實施方案過程中的試驗方案圖，圖中1為循環(huán)泵、2為流量計、3為進水閥、4為被測金屬管、5為管道、6為蓄水桶、7為出水閥、8為導(dǎo)電材料、9為接地點；

圖2是表示不接地情況下金屬管道結(jié)垢的掃描電鏡照片；

圖3是表示接地處理后金屬管道結(jié)垢的掃描電鏡照片。

具體實施方式

本發(fā)明以模擬的方式進行實施，其模擬實施裝置如圖1所示：導(dǎo)電材料(8)的一端與被測金屬管(4)相連接，另一端與接地點(9)相連接；管道(5)依次將蓄水桶(6)、循環(huán)泵(1)、流量計(2)、進水閥(3)、被測金屬管(4)、出水閥(7)串聯(lián)成一個回路，其中，金屬管為鍍鋅鐵管，長500mm，內(nèi)徑和外徑分別為40mm和36mm。模擬時將20L自來水以及5.55g氯化鈣(CaCl₂)和5.30g碳酸鈉(Na₂CO₃)依次加入到此循環(huán)系統(tǒng)中，打開進水閥(3)和出水閥(7)，讓模擬實施裝置中的模擬水溶液以5L/min的流速循環(huán)10天。

水溶液循環(huán)過程中在管道內(nèi)將發(fā)生如下反應(yīng)：

CaCl₂+Na₂CO₃＝CaCO₃↓+2NaCl

循環(huán)10天后，將金屬管從模擬實施裝置中取下，切開其中部，利用掃描電鏡觀察其橫截面水垢的附著情況。其結(jié)果表明，未采用本發(fā)明方法的金屬管道的水垢附著厚度約為118μm，而采用本發(fā)明方法，即，將金屬管道接地后的水垢附著厚度則減小為50μm。

可見，采用本發(fā)明方法，可以使金屬管道的水垢附著厚度減少58％左右，抑制金屬管道水垢形成效果顯著。