林纬，王众浩，汪威，喻九阳，郑小涛，徐建民，王成刚，马琳伟

（1 武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430205； 2 湖北省绿色化工装备工程技术研究中心，湖北武汉430205）

引 言

循环冷却水对于发电、石化、钢铁等制造业具有重要意义，但工业循环冷却水中存在大量微溶盐离子，离子易在传热面成垢[1-2]，结垢现象导致换热器效率显著降低且能耗大幅上升[3]，同时会造成设备的腐蚀，因此循环冷却水软化显得尤为重要[4]。

针对结垢问题有多种技术应用于循环水软化，例如加入除垢剂[5]、使用交换树脂[6]、通过反渗透或纳滤的膜技术[7-8]，但以上技术存在易二次污染、设备维护成本高等问题。电化学水软化技术可以有效降低硬度，同时具备可循环利用、耐久度高、软化效果好等优点，作为“环境友好”型技术得到快速发展。该技术可使循环冷却水浓缩倍数提高4～6 倍，节水30%[9-11]。电化学水软化系统通过电解水在阴极附近聚集大量的OH-、CO32-，同时Ca2+在电场作用下被吸附至阴极板上，阴离子在阴极与Ca2+反应生成CaCO3等晶体。

但目前电化学水软化技术的单位面积水垢沉积效率低（3.0～5.0 g/(h·m2)），能耗高(10～20 kW·h/kg)，制约了电化学水软化技术在中大型循环水处理系统的应用，例如，100 万立方米的循环水装置每小时沉积出20 kg CaCO3需要400 m2的阴极板。如果极板沉积效率能进一步提高，电化学水软化技术的经济效益将大大提高。近年来，许多学者对电化学水软化技术的装置结构、工艺条件、电极材料等因素开展了研究，Hasson 等[12]对电化学装置进行了优化，使阴极面积可减小90%。……