文| 林樂耘 劉寶林 丁威 趙月紅 時玉萍
   
        當前，熱水器已成為現代家庭擁有或者打算購置的生活必需品。但熱水器使用半年后，其內加熱管上、管道內、水龍頭內都會積聚水垢。加熱管結垢，造成的后果是使熱效率降低，最高可降低百分之三十以上。由此造成的浪費能源，增加費用，是肯定的。而使用時的表現是：加熱慢， 水溫忽高忽低。管道或噴頭小孔結垢堵塞， 也會影響熱水器的使用：或使水流變得細小，或者會出現水路堵塞，不出水。在多數噴孔堵塞、剩下的幾個孔出水的情況下， 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，還會損壞熱水器，甚至導致事故發生。國家權威部門強調：熱水器使用一段時間，必須清洗除垢，以保安全。但熱水器的清洗十分麻煩，費時費力費錢，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：節約能源和方便使用。

 

        在以阻垢為手段，達到保護設備、節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，稱為硅磷晶） 在水中緩慢溶解釋放，結果使水中含有1 - 3 m g / L 的多聚磷酸鹽含量， 就能取得良好的阻垢效果。該方法價格低廉、使用方便，具有較大的推廣價值。

   
       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，已經可以使阻垢的效果達到90% 以上，當濃度達到 4 － 5mg/L 時， 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合物，使堅硬的積垢變得松軟，再經水流的自然湍流作用，已經生成和附在容器內壁上的垢也可被沖洗下來， 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月后，在不同水質條件下其結垢情況的對比
圖a使用的是過濾水；圖b使用的是自來水
 

        多聚磷酸鹽的防腐性能： 可沉積在水管和容器的內表面， 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和結垢晶核的附著，也就起到了防腐蝕和阻止結垢的雙重作用。
 

　　
艾歐史密斯（中國）熱水器有限公司設計的凈水阻垢器十分美觀實用
 

        多聚磷酸鹽制備：使用五氧化二磷與堿金屬、堿土金屬混合，經高溫燒結而成。可制成透明的晶體球，故稱為磷酸鹽玻璃球。通過對堿金屬與堿土金屬添加比例的調整，可使得磷酸鹽玻璃球在水中的緩釋速度得到相應的改變。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， 已經由武漢大學和浙江大學培養出的多個博士研究生所開展，并發表了大量論文。

 

    存在問題

        應用實踐表明，磷酸鹽玻璃球在作為阻垢劑單獨使用時，存在一個致命弱點： 在靜止的水中磷酸鹽玻璃球自溶解嚴重。因為它在水中的溶解度很低，當自溶解超過一定濃度時，盛裝它的容器內便出現大量沉淀，這時的沉淀是玻璃球自身水解的產物，成為磷酸鹽水垢。

 

        該材料在這種狀態下，無端大量消耗， 造成浪費，同時使水變得混濁，不可使用。這是該材料在家用熱水器阻垢應用的主要瓶頸。以下將介紹，通過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生白色沉淀，也就是水解的問題。
 

　　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配裝在小罐里，接在熱水器的進水口處。經過小罐處理的水中含有的阻垢成分是多聚磷酸鹽。

 

        陶瓷濾料是經過高溫敏化處理的材料， 是另一類專利產品，其特點是遇水釋放活性氧。活性氧的釋放可以通過化學發光的檢驗得到證實。由于活性氧具有極強的氧化能力（羥基自由基類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生鈍化，以至溶解速度明顯減慢。但這種氧化能力，對于在流動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、降低水中化學耗氧量（COD）指標的功能，對于通過水罐的水在其他方面的污染，如微量有機物污染，重金屬污染， 氯污染等，也能有效抑制，因此對熱水器洗浴用水具有顯著的凈化作用。

 

        小分子團簇水：可以經過權威單位檢驗這樣的過濾水，比如通過核磁共振方法檢驗，以核磁共振峰的半高寬作為檢測指標，判斷過濾水的分子團簇大小。試驗可以證明，作為小分子團簇的弱堿性水，水的活性增強，溶解力、洗滌力、滲透力均增強，更容易被人體細胞所接受。加上阻垢的效果，水的硬度下降，用這種處理后的水洗澡，人體感覺十分舒服。
 

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

    使用壽命

        通過失重法和分光光度法，可以測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，從而測出本裝置使用的原料消耗。也可測出配套濾料使用時是否消耗及其重量。使用這些數據，可以預測一定量原料的使用壽命（包括靜態水中的溶解消耗和動態水中實際使用的總量）。結果表明，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，根據家庭用水量，保證阻垢效果的壽命可達 3-5 年。而單獨使用硅磷晶玻璃球，不管投放多少， 基本上都在半年內消耗掉，因此使用壽命只有半年。配套的陶瓷濾料基本沒有消耗。
 

    進一步的改進

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

 

    有關毒性問題

         一定會有讀者關心過濾水的毒性問題。首先要說明的是，經過阻垢器處理的水，是用于洗浴的，無須經過生活飲用水的各項衛生指標檢驗。其次，對市政自來水進行過濾處理，過濾水是可以通過生活飲用水衛生標準檢驗（國家標準GB5749- 2006）的各項檢驗，并獲得國家衛生部門涉水批件的。硅磷晶的使用，已經由國家衛生部和相關生產廠家聘請權威專家做了一年的試驗研究，證明，使用其過濾的水， 即使飲用，也對人體無害；而因其使用的量是微乎其微的，因此也并不會因其作為營養化物質而構成對環境的污染。