基于正交實(shí)驗(yàn)的電化學(xué)法水軟化特性分析

林緯，王眾浩，汪威，喻九陽(yáng)，鄭小濤，徐建民，王成剛，馬琳偉

（1 武漢工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖北武漢430205； 2 湖北省綠色化工裝備工程技術(shù)研究中心，湖北武漢430205）

引 言

循環(huán)冷卻水對(duì)于發(fā)電、石化、鋼鐵等制造業(yè)具有重要意義，但工業(yè)循環(huán)冷卻水中存在大量微溶鹽離子，離子易在傳熱面成垢[1-2]，結(jié)垢現(xiàn)象導(dǎo)致?lián)Q熱器效率顯著降低且能耗大幅上升[3]，同時(shí)會(huì)造成設(shè)備的腐蝕，因此循環(huán)冷卻水軟化顯得尤為重要[4]。

針對(duì)結(jié)垢問(wèn)題有多種技術(shù)應(yīng)用于循環(huán)水軟化，例如加入除垢劑[5]、使用交換樹(shù)脂[6]、通過(guò)反滲透或納濾的膜技術(shù)[7-8]，但以上技術(shù)存在易二次污染、設(shè)備維護(hù)成本高等問(wèn)題。電化學(xué)水軟化技術(shù)可以有效降低硬度，同時(shí)具備可循環(huán)利用、耐久度高、軟化效果好等優(yōu)點(diǎn)，作為“環(huán)境友好”型技術(shù)得到快速發(fā)展。該技術(shù)可使循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)提高4～6 倍，節(jié)水30%[9-11]。電化學(xué)水軟化系統(tǒng)通過(guò)電解水在陰極附近聚集大量的OH-、CO32-，同時(shí)Ca2+在電場(chǎng)作用下被吸附至陰極板上，陰離子在陰極與Ca2+反應(yīng)生成CaCO3等晶體。

但目前電化學(xué)水軟化技術(shù)的單位面積水垢沉積效率低（3.0～5.0 g/(h·m2)），能耗高(10～20 kW·h/kg)，制約了電化學(xué)水軟化技術(shù)在中大型循環(huán)水處理系統(tǒng)的應(yīng)用，例如，100 萬(wàn)立方米的循環(huán)水裝置每小時(shí)沉積出20 kg CaCO3需要400 m2的陰極板。如果極板沉積效率能進(jìn)一步提高，電化學(xué)水軟化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益將大大提高。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)電化學(xué)水軟化技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)、工藝條件、電極材料等因素開(kāi)展了研究，Hasson 等[12]對(duì)電化學(xué)裝置進(jìn)行了優(yōu)化，使陰極面積可減小90%。水的硬度對(duì)電化學(xué)水軟化的效果影響顯著[13]，Hasson 等[14]的研究表明水的硬度升高水垢的沉積速率加快且耗能降低，例如在1.5A 的恒定電流下，當(dāng)水中CaCO3從160 mg/L 增長(zhǎng)至610 mg/L 能耗從8.7 kW·h/kg 降至2.2 kW·h/kg。電流密度是影響電化學(xué)軟化水效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)[15]，同時(shí)電流密度也是電化學(xué)水軟化技術(shù)發(fā)展的制約因素之一[16]。Zhang 等[17]研究表明，電流密度的增大對(duì)水軟化效果具有促進(jìn)作用，在一定的電流密度范圍內(nèi)，電流密度越高，傳質(zhì)系數(shù)越高，當(dāng)電解時(shí)間為15 min 時(shí)，電流密度在10.7 mA/cm2時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置水軟化效果最佳。研究表明，使用脈沖電源對(duì)電化學(xué)水軟化裝置進(jìn)行優(yōu)化，裝置具有良好的軟水性能與穩(wěn)定性[18-21]。Yu 等[22]采用脈沖電源進(jìn)行電化學(xué)水軟化處理，在30 個(gè)操作周期過(guò)后電化學(xué)的沉積過(guò)程可以穩(wěn)定運(yùn)行，能耗沒(méi)有增加的趨勢(shì)，表明為了得到較高的沉積效率，需要適當(dāng)?shù)南拗苽髻|(zhì)過(guò)程。

以上研究主要分析了單因素對(duì)電化學(xué)水軟化效果的影響，沒(méi)有考慮多因素對(duì)電化學(xué)水軟化效果的交互影響。而電化學(xué)水軟化的影響因素多且各因素具有較多水平，難以通過(guò)窮舉法一一實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)是一種具有均勻的分散性、同質(zhì)性、可比性的高效且經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，利用正交表可以科學(xué)地組織實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果[22-24]。為探究不同因素對(duì)電化學(xué)水軟化效果的交互影響，本文通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)的方法模擬實(shí)際工況，選取硬度、電壓、極板間距、陰極面積以及電源頻率幾大因素，每個(gè)因素選擇五個(gè)水平，選取L25（56）正交實(shí)驗(yàn)表，使用高頻電源與直流電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)電化學(xué)軟化水的多因素多水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

1 實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

電化學(xué)水軟化是借助電極和離子交換產(chǎn)生OH-離子，在陰極周?chē)a(chǎn)生pH 大于10 的局部pH 環(huán)境[25-26]，在高堿性環(huán)境下溶液中的HCO3-轉(zhuǎn)化成CO32-,并在電場(chǎng)力作用下被吸附在陰極的Ca2+相結(jié)合形成CaCO3垢層[27]。

實(shí)驗(yàn)原理見(jiàn)圖1。首先，在陰極附近，溶解于水的O2與H2O得到電子生成OH-：

其次，溶液中的O2消耗到一定程度時(shí)，陰極附近的水分子會(huì)直接電解生成H2與OH-：

最后，由于電場(chǎng)力被吸附于陰極Ca2+與溶液中OH-、HCO3-結(jié)合生成CaCO3并附著在極板上：

圖1 實(shí)驗(yàn)原理圖Fig.1 Schematic diagram of experimental principle

1.2 預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

當(dāng)循環(huán)冷卻水經(jīng)過(guò)電極時(shí)，其停留時(shí)間可能會(huì)對(duì)水質(zhì)硬度的去除率以及能量消耗造成影響，綜合考慮，停留時(shí)間在一定范圍才能使效益最大化，既能有效地去除水中成垢離子，又能最低限度地消耗能量，節(jié)約成本。所以以冷卻水通過(guò)電解裝置的停留時(shí)間為需要考慮的影響因素進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)處理。

為探究停留時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，按照?qǐng)D2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在蓄水池配制實(shí)驗(yàn)所需硬度溶液，經(jīng)抽水泵流入反應(yīng)池，反應(yīng)后流入收集池。根據(jù)泵的流量計(jì)算溶液平均停留時(shí)間。選擇硬度、電壓、極板間距與停留時(shí)間進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1）。

圖2 預(yù)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of pre-experimental setup

根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需硬度計(jì)算Ca2+濃度與氯化鈣質(zhì)量，并將分析純無(wú)水氯化鈣與碳酸氫鈉按照物質(zhì)的量1∶2 的比例進(jìn)行配制，以模擬工業(yè)循環(huán)冷卻水的硬度，溶質(zhì)質(zhì)量計(jì)算公式為：

表1 預(yù)實(shí)驗(yàn)因素與水平Table 1 Pre-experimental factors and levels

式中，c代表濃度；V代表體積；m代表質(zhì)量；M代表分子量；n代表物質(zhì)的量。

分別配制實(shí)驗(yàn)所需不同硬度的溶液，靜置與實(shí)驗(yàn)相同時(shí)長(zhǎng)后測(cè)量其硬度（表2）。靜置組實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溶液中存在大量的碳酸根離子與鈣離子，在未進(jìn)行任何軟化措施的情況下，溶液的硬度有下降趨勢(shì)但反應(yīng)速率較為緩慢，達(dá)不到工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，且溶液中的離子結(jié)合生成碳酸鈣沉淀，極大影響工業(yè)設(shè)備運(yùn)行。

表2 靜置組實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experimental results of the standing group

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的因素?cái)?shù)和水平數(shù)，選用L16(45)正交表，實(shí)驗(yàn)完成后，取樣測(cè)量硬度，并計(jì)算除垢量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直觀分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各因素影響除垢量的因素的主次順序?yàn)椋弘妷海居捕龋緲O板間距＞溶液停留時(shí)間。溶液的停留時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響并不顯著，證明停留時(shí)間并不是影響硬度去除量的關(guān)鍵性因素。本實(shí)驗(yàn)利用恒定硬度的溶液向反應(yīng)池進(jìn)行溶液補(bǔ)充，以計(jì)算溶液的平均停留時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不斷補(bǔ)充恒定硬度溶液的反應(yīng)器中，在軟化水的10 h內(nèi)，電化學(xué)軟水裝置具有穩(wěn)定的軟水效果，其軟水效果由其電源、極板間距、溶液硬度等條件決定，與溶液在反應(yīng)器的停留時(shí)間關(guān)系并不顯著。所以在正式實(shí)驗(yàn)中并不設(shè)置因素停留時(shí)間。

表3 預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Pre-experimental results

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用高頻脈沖電源與直流電源分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)電源不同將實(shí)驗(yàn)分為高頻組與直流組，高頻組選取電壓、極板間距、溶液硬度、極板類(lèi)型、頻率5個(gè)因素，各因素分五個(gè)水平來(lái)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，高頻組因素與水平見(jiàn)表4?？紤]高頻脈沖電源與直流電源的區(qū)別，直流組因素中不選取頻率，直流組因素與水平見(jiàn)表5。

表4 高頻組因素與水平Table 4 HF group factors and levels

表5 直流組因素與水平Table 5 DC group factors and levels

1.4 實(shí)驗(yàn)裝置與方案

實(shí)驗(yàn)裝置電化學(xué)反應(yīng)器，其內(nèi)部尺寸為240 mm×160 mm×150 mm，每組實(shí)驗(yàn)?zāi)M硬水5 L。反應(yīng)器內(nèi)部裝有極板固定裝置，以及一塊陽(yáng)極板與一塊陰極板，陽(yáng)極板尺寸為100 mm×100 mm，陰極板材質(zhì)為鈦，有尺寸為100 mm×100 mm 鈦網(wǎng)以及鈦板。為防止陽(yáng)極板被腐蝕，陽(yáng)極選取具有表面銥鉭涂層的鈦電極。陰極板選取鈦板與網(wǎng)孔數(shù)分別為3×6、4.5×6、6×9 和6×12 的四種鈦網(wǎng)，根據(jù)鈦網(wǎng)的網(wǎng)孔大小不同其投影面積不同，鈦網(wǎng)面積通過(guò)投影法計(jì)算，四種鈦網(wǎng)面積分別相當(dāng)于鈦板面積的66.7%、48.1%、36.3%、19.2%。箱體為透明玻璃，電源規(guī)格為0～30 V可調(diào)直流電源，以及最高為10 kHz的脈沖電源。

反應(yīng)間隔1 h 記錄實(shí)驗(yàn)電流（圖3），10 h 之后，取樣測(cè)量溶液硬度，并計(jì)算硬度去除率，溶液硬度通過(guò)HACH水質(zhì)分析儀進(jìn)行測(cè)量。

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of experimental setup

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

接通實(shí)驗(yàn)電源后，可在陰極觀察到大量氣泡，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行1～2 h 后在陰極板表面觀察到結(jié)垢現(xiàn)象，當(dāng)極板積垢量夠大時(shí)水垢開(kāi)始脫落（圖4）。實(shí)驗(yàn)電流隨時(shí)間減小，裝置運(yùn)行4～6 h 后，電流減小趨勢(shì)減弱并趨于穩(wěn)定。

電化學(xué)水軟化裝置以其軟化水效果與能量消耗作為評(píng)價(jià)裝置的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束取樣檢測(cè)并計(jì)算硬度去除率。高頻電源正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組A3B2C1D4E3硬度去除率最高，去除率高達(dá)97.25%。直流電源正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表7所示，直流組25組實(shí)驗(yàn)中12組硬度去除率達(dá)到90%以上，其中實(shí)驗(yàn)組合A2B5C3D1硬度去除率最高達(dá)到97.74%。

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析（圖5），直流實(shí)驗(yàn)組中12組硬度去除率達(dá)到90%以上，高頻組硬度去除率主要集中在70%～80%，硬度去除率在90%以上的僅有5 組，表明使用直流電源的軟化水效果要優(yōu)于高頻電源。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 極差分析 極差代表各因素不同水平硬度去除率的最大值與最小值之差，其值大小反映了因素對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)影響的強(qiáng)弱程度，極差越大，影響越強(qiáng)，相反，極差越小，影響越弱[28]。極差通過(guò)式（8）計(jì)算：

式中，R 為極差，i 為水平數(shù)，j 為因素?cái)?shù)，kij為因素j在水平i下各實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值。

對(duì)直流組與高頻組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別進(jìn)行極差分析，如表8、表9 所示，分析結(jié)果表明，直流組與高頻組均為硬度(A)極差值最大，表明硬度對(duì)硬度去除率的影響最為顯著。直流組影響硬度去除率的各因素主次順序?yàn)椋河捕?A)＞陰極板類(lèi)型(D)＞電壓(B)＞極板間距(C)。高頻組影響硬度去除率的各因素主次順序?yàn)椋河捕?A)＞電壓(B)＞陰極板類(lèi)型(D)＞極板間距(C)＞頻率(E)。

表6 高頻組正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 6 Orthogonal experiment results of HF group

圖4 陰極板表面結(jié)垢現(xiàn)象Fig.4 Fouling on the surface of the cathode plate

圖5 成垢離子去除率對(duì)比Fig.5 Comparison of descaling rate

2.2.2 方差分析 方差分析通過(guò)將總離差平方和分解為各因素的離差平方和與誤差離差平方和，構(gòu)造F 統(tǒng)計(jì)量，生成方差分析表，對(duì)因素效應(yīng)和交互效應(yīng)的顯著性作檢驗(yàn)[29]。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，直流組(表10)與高頻組(表11)的方差分析結(jié)果表明，硬度是顯著性最明顯的因素，硬度改變導(dǎo)致水軟化效果也隨之改變的置信度p=99%，此結(jié)果與極差分析結(jié)果相同，證明硬度是影響硬度去除率最關(guān)鍵的因素。

此外，方差分析結(jié)果中，直流組其余因素顯著性較低，對(duì)硬度去除率的影響較為一般。高頻組中電壓的顯著性表明對(duì)硬度去除率造成一定程度上影響，相對(duì)于硬度與電壓對(duì)硬度去除率的影響，極板間距、極板類(lèi)型與電源頻率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響基本無(wú)法體現(xiàn)。

以上結(jié)果表明電化學(xué)水軟化裝置是一種有效降低循環(huán)水硬度的裝置，在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下Ca2+與OH-、HCO3-在陰極板反應(yīng)生成水垢并附著在陰極板上，當(dāng)溶液中存在足夠的成垢離子時(shí)，電化學(xué)的軟化水效果便得到充分顯現(xiàn)，所以溶液硬度對(duì)軟化水能力具有決定性作用。

2.3 高頻與直流對(duì)比

2.3.1 能耗對(duì)比 能耗是影響電化學(xué)水軟化技術(shù)能否普及的一大重要因素，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每小時(shí)記錄一次實(shí)驗(yàn)電流，計(jì)算整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程能量消耗。能耗公式為：

按照實(shí)驗(yàn)電壓高低對(duì)實(shí)驗(yàn)組重新進(jìn)行排列（圖6），在10 V 電壓下高頻組與直流組能耗無(wú)顯著區(qū)別。當(dāng)電壓超過(guò)10 V 時(shí)，高頻組能耗顯著低于直流組能耗，具有明顯的節(jié)能效果。因在低電壓下使用直流電源與高頻電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電流較小且差別不大，所以在10 V 電壓下耗能差別不顯著。但增大電壓時(shí)，直流組電流升高速度明顯高于高頻組電流，導(dǎo)致能耗顯著增加。

圖6 能耗對(duì)比Fig.6 Comparison of energy consumption

表7 直流組正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 Orthogonal experiment results of DC group

表8 直流電源極差分析Table 8 DC power range analysis

2.3.2 單位能耗成垢離子去除量對(duì)比 硬度去除率與能耗是評(píng)價(jià)電化學(xué)水軟化裝置的兩大指標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)條件電化學(xué)水軟化裝置的硬度去除率均可在60%以上，直流組中共有17 組實(shí)驗(yàn)的硬度去除率達(dá)到80%以上，其中12 組實(shí)驗(yàn)的硬度去除率達(dá)到90%以上；高頻組中有13組實(shí)驗(yàn)的硬度去除率達(dá)到80%，僅有5 組實(shí)驗(yàn)硬度去除率達(dá)到90%以上。但能耗分析結(jié)果表明，直流組的能耗顯著高于高頻組，針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果引入單位能耗成垢離子去除量的概念，為評(píng)價(jià)電化學(xué)軟化水裝置添加新的指標(biāo)。

表9 高頻電源極差分析Table 9 HF power range analysis

利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果成垢離子去除量與能耗計(jì)算單位能耗成垢離子去除量，將實(shí)驗(yàn)組別按照電壓進(jìn)行排序、電壓相同時(shí)按照硬度由低到高進(jìn)行排序（圖7）。單位能耗成垢離子去除量隨電壓降低而升高，且當(dāng)電壓高于10 V 時(shí)，高頻電源的單位能耗成垢離子去除能力高于直流電源；10 V 電壓下，高頻組與直流組單位能耗成垢離子去除量均達(dá)到峰值。在徐浩等[30]的研究中表明，電壓是直接影響軟化水效果與處理成本的重要參數(shù)，高電壓會(huì)引起陰極的析氫反應(yīng)加劇，大量的氣泡上浮，造成陰極區(qū)附近水體的劇烈運(yùn)動(dòng)。使用直流電源，在電場(chǎng)力的作用下，溶液中的各種離子移動(dòng)速度較快，氣泡不間斷產(chǎn)生，陰陽(yáng)離子接觸時(shí)間短，CaCO3的成核一定程度受影響，造成能耗升高；高頻脈沖電源產(chǎn)生間歇性電流，離子接觸時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，所以單位能耗成垢離子去除量較高，但反應(yīng)程度不如直流電源劇烈，硬度去除率整體不如直流電源。

表10 直流電源方差分析Table 10 DC power variance analysis

表11 高頻電源方差分析Table 11 HF power variance analysis

2.3.3 單位能耗成垢離子去除量隨間距變化 對(duì)單位能耗成垢離子去除量進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，低電壓下的單位能耗成垢離子去除量變化較大，且間距對(duì)其影響較大，高電壓下高頻組與直流組的單位能耗成垢離子去除量變化較小。按照實(shí)驗(yàn)電壓不同將實(shí)驗(yàn)分為5 組，高頻組單位能耗成垢離子去除量隨間距變化如圖8 所示，電源電壓為10 V 和15 V 時(shí)，極板間距從50 mm 增加至125 mm 單位能耗成垢離子去除量隨之增大，在極板間距為125 mm時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)極板間距繼續(xù)增大，單位能耗成垢離子去除量出現(xiàn)下降。

圖7 單位能耗成垢離子去除量Fig.7 Descaling per unit energy consumption

圖8 高頻電源下單位能耗成垢離子去除量隨間距變化Fig.8 Descaling unit energy consumption with HF power changes with distance

圖9 直流電源下單位能耗成垢離子去除量隨間距變化Fig.9 Descaling unit energy consumption with DC power changes with distance

直流組在10 V 電壓下單位能耗成垢離子去除量隨極板間距的增大先增大后減少（圖9），極板間距為125 mm 時(shí)單位能耗成垢離子去除量達(dá)到最大值，電壓超過(guò)10 V 極板間距的變化對(duì)單位能耗成垢離子去除量影響一般。

3 結(jié) 論

針對(duì)影響電化學(xué)軟化水效果的因素，選取了硬度、電壓、極板間距、極板類(lèi)型以及電源頻率，分別使用高頻脈沖電源與直流電源進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，獲得了電化學(xué)軟化技術(shù)最佳參數(shù)，此外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芎呐c實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)單位能耗成垢離子去除量進(jìn)行了分析與優(yōu)化，主要結(jié)論如下。

(1)根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行極差與方差分析，硬度是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果最重要的因素，硬度的改變對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響高達(dá)99%。

(2)使用直流電源的能耗會(huì)高于高頻電源，尤其是在電壓較高的情況下；但直流電源的軟化效果會(huì)優(yōu)于高頻電源，使用直流電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有17組實(shí)驗(yàn)的成垢離子去除率達(dá)到80%以上，高頻電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)僅有13組實(shí)驗(yàn)的成垢離子去除率達(dá)到80%以上。

(3)計(jì)算單位能耗成垢離子去除量可以發(fā)現(xiàn)，單位能耗成垢離子去除量隨著電壓的減少而增加，電壓高于10 V 時(shí)，高頻電源的單位能耗成垢離子去除量高于直流電源。在電壓較低的10 V 條件下隨著間距的增大，單位能耗成垢離子去除量出現(xiàn)了先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)間距為125 mm時(shí)單位能耗成垢離子去除量出現(xiàn)峰值。

本文針對(duì)電化學(xué)軟化水的研究提出了優(yōu)化方法，并對(duì)多因素進(jìn)行了綜合分析，對(duì)電化學(xué)軟化水研究有參考價(jià)值，并為下一步研究提供了方向。

符 號(hào) 說(shuō) 明

Ii——i小時(shí)電流(i=1,2,…,10)，A

kij——因素j在水平i下各實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，i=1,2,…,5；j=1,2,…,5

R——極差

U——電源電壓，V

V——體積，dm3

W——能耗，kW·h