Размер частиц микрокристалликов находится в интервале от 10-7 до 10-4 см. На этой стадии прозрачную сетевую воду, содержащую микрокристаллики накипи, можно характеризовать как высокодисперсный коллоидный раствор.

Частицы высокодисперсных коллоидных растворов проходят через обычные фильтры, практически не оседают и не видимы в оптический микроскоп.

На второй стадии (после образования микрочастиц накипеобразующих солей в объеме) идет укрупнение кристаллов и образование суспензии. Эта стадия растянута во времени от десяти минут до нескольких часов.

При реализации электрохимического способа водоподготовки совмещаются обе стадии. За счет прикатодной электрохимической реакции образуются монокристаллы карбоната кальция, которые служат центрами роста кристаллов накипеобразующих солей в объеме раствора.

В водных растворах на базе монокристаллов карбоната кальция в присутствии ионов кальция (Са2+) и углекислотных анионов () образуется агрегат мицеллы вида: [(mCaCO3) ∙ nCa2+∙ - x ]+, являющейся мельчайшим кристалликом и имеющей положительный заряд. Электрохимические свойства заряженной частицы характеризуются дзета-потенциалом, который имеет величину (для карбоната кальция) порядка +3 мВ.

Учитывая наличие второй стадии и динамику образования суспензий (размер частиц 10-4–10-2 см и более), электрохимический антинакипной аппарат устанавливается непосредственно на сетевом трубопроводе, за счет чего осуществляется электрофильтрация оборотной воды.

При реализации электрохимического способа водоподготовки на энергетических объектах используется аппарат типа АЭ-А-Т ,основными элементами которого являются недеформируемая стальная пластина (катод) и прямоугольный параллелепипед из токопроводящего графитированного материала (анод).

При движении через аппарат с определенной удельной скоростью относительно электродной площади сетевая вода последовательно проходит, меняя направление движения, три секции: зону входа, межэлектродное пространство и зону выхода. Расстояние между анодной и катодной пластинами имеет фиксированную величину. Плотность тока между электродами поддерживается в заданном интервале путем использования блока питания.

Аппарат электрохимической обработки воды обычно устанавливают на обратном сетевом трубопроводе – до сетевых насосов и после врезки трубопровода подпиточной воды.

Байпасное подсоединение аппарата к сети позволяет производить периодическую выгрузку уловленных солей жесткости (2–3 раза за отопительный сезон) без остановки работы котельной. В целом весь процесс чистки занимает 2–3 ч.

При условии поддержания на электродах определенной плотности тока в межэлектродном пространстве основными химическими и электрохимическими реакциями являются:

♦ на аноде:

4ОН- - 4е ® 2Н2О + О2 (1)

(щелочная среда);

2Н2О - 4е ® О2 + 4Н+ (2)

(нейтральная или кислая среда);

♦ в прианодной зоне (для графитированного анода):

С + О2 → СО2; (3)

♦ на катоде:

О2 + 4Н+ + 4ё → 2Н2О

(кислая среда, рН > 4); (4)

2Н+ + 2ё → Н2

(при рН < 4); (5)

2Н2О + 4О2 + 4ё → 4ОН-

(нейтральная или щелочная среда); (6)

♦ в прикатодной зоне:

Са2+ + НСО3- + ОН- → СаСО3↓ + Н2О; (7)

Мg2+ + 2ОН- → Мg(ОН)2↓; (8)

Fe2+ + 2ОН- → Fe(ОН)2↓; (9)

♦ в межэлектродном пространстве:

Са(НСО3)2 → СаСО3↓ + Н2О + СО2; (10)

СО2 +2Н2О → Н2СО3; (11)

Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3-; (12)

НСО3- → Н+ + ; (13)

Са2+ + → СаСО3↓; (14)

4 Fe(ОН)2 + О2 + Н2О → 4 Fe(ОН)3. (15)

За счет электрохимической реакции в прикатодной зоне аппарата образуется высокощелочная среда (рН 10–11), в которой при наличии бикарбонатов кальция [Са(НСО3)2] по реакции (7) образуются монокристаллы карбоната кальция, способные выступать в роли центров кристаллизации в объеме.