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基于负压条件下的碳酸钙形成机理研究

张婷婷  甘霈  张大全  
【摘要】:海水淡化工艺可以解决淡水短缺问题,促进经济社会可持续发展。但由于海水中存在着大量的无机盐离子(如Mg~(2+)和Ca~(2+)),它们成为吸附在换热管表面的结晶污垢,形成致密的水垢层,严重影响了换热管的传热性能,大大降低了产水率。甚至15,会引起结垢下腐蚀,导致换热管穿孔漏水,影响淡化水水质。影响结垢的因素很多,其中压力对碳酸钙垢的影响尤其明显。因此探究合适的系统压力,可以优化海水淡化工艺。目的本文研究了负压条件对CaCO_3结垢的影响,方法通过碳酸钙结垢测试和电化学阻抗谱测试探究了在不同压力(101.1kpa、80kpa、60kpa、40kpa)垢的形成过程。采用傅里叶变换红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法对碳酸钙颗粒的形貌进行了表征,对负压条件下CaCO_3的形成机理进行了讨论。结果研究发现,在60kpa的条件下结垢量最少,这是由于碳酸钙的溶解度和钙离子的扩散速度两种因素共同作用产生的结果。压力下降会降低CaCO_3的溶解度,从而增加CaCO_3的饱和比。随着压力的降低,碳酸钙的结垢趋势会增加;通过计算扩散系数发现,随着压力的降低,钙离子的扩散速度变慢,这不利于碳酸钙的成核和结垢。结论负压只影响了碳酸钙颗粒的大小,碳酸钙晶型并未改变。这对海水淡化热交换管的结垢防护具有重要的意义。

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