文| 林樂(lè)耘 劉寶林 丁威 趙月紅 時(shí)玉萍
   
        當(dāng)前，熱水器已成為現(xiàn)代家庭擁有或者打算購(gòu)置的生活必需品。但熱水器使用半年后，其內(nèi)加熱管上、管道內(nèi)、水龍頭內(nèi)都會(huì)積聚水垢。加熱管結(jié)垢，造成的后果是使熱效率降低，最高可降低百分之三十以上。由此造成的浪費(fèi)能源，增加費(fèi)用，是肯定的。而使用時(shí)的表現(xiàn)是：加熱慢， 水溫忽高忽低。管道或噴頭小孔結(jié)垢堵塞， 也會(huì)影響熱水器的使用：或使水流變得細(xì)小，或者會(huì)出現(xiàn)水路堵塞，不出水。在多數(shù)噴孔堵塞、剩下的幾個(gè)孔出水的情況下， 水流打到身上也令人十分不適。這種情況， 不僅影響正常使用，還會(huì)損壞熱水器，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生。國(guó)家權(quán)威部門(mén)強(qiáng)調(diào)：熱水器使用一段時(shí)間，必須清洗除垢，以保安全。但熱水器的清洗十分麻煩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)，其中管道的清洗，具有更大的難度。因此，阻垢器和阻垢劑的使用，有著十分顯著的效益：節(jié)約能源和方便使用。

 

        在以阻垢為手段，達(dá)到保護(hù)設(shè)備、節(jié)能降耗目的的方法中，使用多聚磷酸鹽（磷 酸鹽玻璃）緩釋材料是行之有效的。多聚磷酸鹽（制成玻璃球，稱(chēng)為硅磷晶） 在水中緩慢溶解釋放，結(jié)果使水中含有1 - 3 m g / L 的多聚磷酸鹽含量， 就能取得良好的阻垢效果。該方法價(jià)格低廉、使用方便，具有較大的推廣價(jià)值。

   
       多聚磷酸鹽具有防腐及除垢性能
 

       多聚磷酸鹽具有防腐及除垢性能多聚磷酸鹽的阻垢性能：在水中以磷氧分子（-Ｏ-Ｐ-Ｏ-Ｐ-Ｏ-）的形式存在。它與水中的鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）絡(luò)合，阻止碳酸鹽水垢或鎂的氫氧化物垢形成；如前所述，1-3mg/L 多聚磷酸鹽的濃度，已經(jīng)可以使阻垢的效果達(dá)到90% 以上，當(dāng)濃度達(dá)到 4 － 5mg/L 時(shí)， 吸附在積垢上的多聚磷酸鹽分子，逐漸與積垢上的鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）離子作用形成可溶性絡(luò)合物，使堅(jiān)硬的積垢變得松軟，再經(jīng)水流的自然湍流作用，已經(jīng)生成和附在容器內(nèi)壁上的垢也可被沖洗下來(lái)， 分散到水中，起到溶解水垢的作用。
 

加熱棒在電熱水器中使用一個(gè)月后，在不同水質(zhì)條件下其結(jié)垢情況的對(duì)比
圖a使用的是過(guò)濾水；圖b使用的是自來(lái)水
 

        多聚磷酸鹽的防腐性能： 可沉積在水管和容器的內(nèi)表面， 使其在金屬表面形成一層極薄而致密的磷酸鈣鐵鹽[ C a F e2 P O4 ]2膜層，成為腐蝕抑制層，從而阻止了膜下的鐵與水中溶解氧的接觸反應(yīng)和結(jié)垢晶核的附著，也就起到了防腐蝕和阻止結(jié)垢的雙重作用。
 

　　
艾歐史密斯（中國(guó)）熱水器有限公司設(shè)計(jì)的凈水阻垢器十分美觀(guān)實(shí)用
 

        多聚磷酸鹽制備：使用五氧化二磷與堿金屬、堿土金屬混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。可制成透明的晶體球，故稱(chēng)為磷酸鹽玻璃球。通過(guò)對(duì)堿金屬與堿土金屬添加比例的調(diào)整，可使得磷酸鹽玻璃球在水中的緩釋速度得到相應(yīng)的改變。堿金屬含量越多，玻璃球的緩釋速度越快。這方面的研究工作， 已經(jīng)由武漢大學(xué)和浙江大學(xué)培養(yǎng)出的多個(gè)博士研究生所開(kāi)展，并發(fā)表了大量論文。

 

    存在問(wèn)題

        應(yīng)用實(shí)踐表明，磷酸鹽玻璃球在作為阻垢劑單獨(dú)使用時(shí)，存在一個(gè)致命弱點(diǎn)： 在靜止的水中磷酸鹽玻璃球自溶解嚴(yán)重。因?yàn)樗谒械娜芙舛群艿停?dāng)自溶解超過(guò)一定濃度時(shí)，盛裝它的容器內(nèi)便出現(xiàn)大量沉淀，這時(shí)的沉淀是玻璃球自身水解的產(chǎn)物，成為磷酸鹽水垢。

 

        該材料在這種狀態(tài)下，無(wú)端大量消耗， 造成浪費(fèi)，同時(shí)使水變得混濁，不可使用。這是該材料在家用熱水器阻垢應(yīng)用的主要瓶頸。以下將介紹，通過(guò)將這種聚磷酸鹽玻璃球與其他氧化物陶瓷配套使用的方法， 可以較好地抑制該材料在靜水中發(fā)生白色沉淀，也就是水解的問(wèn)題。
 

　　凈水阻垢器在家用熱水器上的安裝圖
 

       配套使用陶瓷濾料的作用和裝置

       將一種特制陶瓷濾料與磷酸鹽玻璃球按不同比例復(fù)配裝在小罐里，接在熱水器的進(jìn)水口處。經(jīng)過(guò)小罐處理的水中含有的阻垢成分是多聚磷酸鹽。

 

        陶瓷濾料是經(jīng)過(guò)高溫敏化處理的材料， 是另一類(lèi)專(zhuān)利產(chǎn)品，其特點(diǎn)是遇水釋放活性氧。活性氧的釋放可以通過(guò)化學(xué)發(fā)光的檢驗(yàn)得到證實(shí)。由于活性氧具有極強(qiáng)的氧化能力（羥基自由基類(lèi)活性氧的氧化電位為2.8V，而高錳酸鉀氧化劑的氧化電位只有1.67V），能使磷酸鹽玻璃球在靜止水中發(fā)生鈍化，以至溶解速度明顯減慢。但這種氧化能力，對(duì)于在流動(dòng)水中磷酸鹽玻璃球的溶解影響較小，不妨礙阻垢效果。

 

        陶瓷濾料釋放的活性氧，自身具有殺菌滅藻、降低水中化學(xué)耗氧量（COD）指標(biāo)的功能，對(duì)于通過(guò)水罐的水在其他方面的污染，如微量有機(jī)物污染，重金屬污染， 氯污染等，也能有效抑制，因此對(duì)熱水器洗浴用水具有顯著的凈化作用。

 

        小分子團(tuán)簇水：可以經(jīng)過(guò)權(quán)威單位檢驗(yàn)這樣的過(guò)濾水，比如通過(guò)核磁共振方法檢驗(yàn)，以核磁共振峰的半高寬作為檢測(cè)指標(biāo)，判斷過(guò)濾水的分子團(tuán)簇大小。試驗(yàn)可以證明，作為小分子團(tuán)簇的弱堿性水，水的活性增強(qiáng)，溶解力、洗滌力、滲透力均增強(qiáng)，更容易被人體細(xì)胞所接受。加上阻垢的效果，水的硬度下降，用這種處理后的水洗澡，人體感覺(jué)十分舒服。
 

　　
阻垢裝置示意圖：主結(jié)構(gòu)為不同濾料的配伍，以及聚磷酸鹽玻璃球上下的水層
 

    使用壽命

        通過(guò)失重法和分光光度法，可以測(cè)出磷酸鹽玻璃球的消耗，也可以知道水中含有多少聚磷酸鹽，從而測(cè)出本裝置使用的原料消耗。也可測(cè)出配套濾料使用時(shí)是否消耗及其重量。使用這些數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)一定量原料的使用壽命（包括靜態(tài)水中的溶解消耗和動(dòng)態(tài)水中實(shí)際使用的總量）。結(jié)果表明，使用這種配套使用氧化物陶瓷濾料的方法，每年消耗玻璃球只有50-80 克。裝有 240 克磷酸鹽玻璃球，根據(jù)家庭用水量，保證阻垢效果的壽命可達(dá) 3-5 年。而單獨(dú)使用硅磷晶玻璃球，不管投放多少， 基本上都在半年內(nèi)消耗掉，因此使用壽命只有半年。配套的陶瓷濾料基本沒(méi)有消耗。
 

    進(jìn)一步的改進(jìn)

        因水中存在各種雜質(zhì)，我們國(guó)家各地水質(zhì)相差較大，玻璃球的水解問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中面臨更多的難題。這樣也就造成了上述裝置的應(yīng)用在全國(guó)各地效果即阻垢率很不一致的新問(wèn)題。北京華德邁拓科技開(kāi)發(fā)有限公司，與艾歐史密斯（中國(guó)）熱水器有限公司合作，基本解決了這一難題。并將有產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

 

    有關(guān)毒性問(wèn)題

         一定會(huì)有讀者關(guān)心過(guò)濾水的毒性問(wèn)題。首先要說(shuō)明的是，經(jīng)過(guò)阻垢器處理的水，是用于洗浴的，無(wú)須經(jīng)過(guò)生活飲用水的各項(xiàng)衛(wèi)生指標(biāo)檢驗(yàn)。其次，對(duì)市政自來(lái)水進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾水是可以通過(guò)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5749- 2006）的各項(xiàng)檢驗(yàn)，并獲得國(guó)家衛(wèi)生部門(mén)涉水批件的。硅磷晶的使用，已經(jīng)由國(guó)家衛(wèi)生部和相關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家聘請(qǐng)權(quán)威專(zhuān)家做了一年的試驗(yàn)研究，證明，使用其過(guò)濾的水， 即使飲用，也對(duì)人體無(wú)害；而因其使用的量是微乎其微的，因此也并不會(huì)因其作為營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)而構(gòu)成對(duì)環(huán)境的污染。