阐释离子水磁化处理防垢阻垢

论文导读：
摘要：结垢是工业生产中的常见不足,每年用于垢的清洗和结垢引起的热损失方面消耗的资金达数百亿美元,防垢、除垢一直是给水体系的重要探讨课题。目前最常用的防垢办法是采取投加化学试剂的办法,其需高成本地往水中投加大量化学试剂且对水造成二次污染。自1945年T. Vermeriren发现用“磁化水”可从减少锅炉水垢的生成,水磁处理防垢技术得到了较广泛的探讨与进展。当今随着环境保护的日益严格和水资源的日益短缺,水磁处理防垢技术因具有无需添加任何试剂,无毒无污染,操作简单,成本低等优点作为一种高效节能、环保型水处理技术,其探讨运用得到愈来愈广泛的重视。虽然水磁处理技术运用于工业防垢、除垢已有几十年历史,但其效果一直有着着争议。在机理方面还没有一套完整的论述能对其作出解释,也不能以机理出发,得到磁防垢最佳效果,并对磁处理器的结构、形状、磁场大小等结构优化方面提出指导性倡议。所从要并了解其机理得到最佳水磁防垢效果,还需大量的基础探讨工作。本论文主要的探讨内容有：1.磁场强度、温度对碳酸钙成核结晶历程的影响。因碳酸钙是垢的主要成分,本论文选择只含有Ca2++CO32-+HCO3亚稳态硬水溶液系统为探讨对象,避开高过饱和度和杂质离子的干扰,只考察温度和磁场强度对CaCO3结晶沉淀历程的影响。对比了硬水系统在10℃、30℃、60℃,经0、1850、2850、4100mT不同磁场处理历程中,水中Ca2+浓度,电导率、浊度的变化走势。同时对不同磁处理条件的阻垢效果进行了对比。结果表明：磁场和温度加速了CaCO3的成核速度,使水中形成更多微晶,降低了溶液的过饱和度,减缓了CaCO3晶体的生长,使其分散于系统中,以而达到防垢效果。温度越高,磁场越强,效果越显著。在温度较低时,磁阻垢效果不显著,当温度30℃时,阻垢效果显著,随温度继续升高增幅减小。磁场强度越大,阻垢效率越好。2.温度、磁场强度对CaCO3垢的形貌和水中CaCO3的晶相组成的影响。用电子光学显微镜观察了水中挂件上CaCO3垢,用X射线衍射仪(XRD)测定了水中CaCO3晶体的晶相组成。结果表明：温度越高,磁场越强,处理后产生的垢数量越少,体积越大。磁防垢效果越显著；温度和磁场转变了CaCO3的晶相组成,10℃,磁场意义不影响CaCO3的晶型,生成的均为方解石,30℃,生成的是方解石和文石,60℃生成的为方解石、文石和球霰石。磁场强度越大,亚稳态晶相组成比例越大。3.温度和磁场对CaCO3成核结晶历程的意义机理。以热力学和动力学角度研究了磁场、温度对CaCO3成核结晶历程的意义机理。磁场对CaCO3晶核生成速率和晶相组成的影响主要是因为磁处理转变了水分子簇的结构,以而转变了溶液中阴、阳离子和CaCO3晶核先驱水合化CaCO3的形成和脱水历程。外加磁场意义增多了CaCO3分子的自由能。那么较高温度时,磁场意义利于CaCO3晶体前驱体无定形碳酸钙(ACC)和水合化碳酸钙(HCC)可从获得更多的自由能直接改变为方解石,方解石也可获得更多自由能改变为文石和球霰石。4. Al3+、Fe2+、Mg2+、SO42-、Cl等杂质离子有着时,磁场对CaCO3成核结晶历程的影响。对比了含不同杂质离子时,磁场强度分别为0、1850、2850、4100mT磁处理历程中水的电导率、浊度和水中Ca2+浓度的变化走势,对比了不同磁处理条件的阻垢效果。结果表明：各杂质离子的有着推动了CaCO3的成核结晶,磁防垢效果更显著。磁场较小时,各离子的推动意义次序为Al3+Fe2+Mg2+SO42Cl-,随着磁场强度的增大,Fe2+的意义不断增强,超过了A13+的影响,次序改变为Fe2+Al3+ Mg2+SO42-Cl-。发现随着磁场强度的增大,阳离子极性越大或阴离子变形性越小,磁效应越显著,磁防垢效果越好。5. Al3+、Fe2+、Mg2+、SO42等杂质离子有着时,磁场对CaCO3垢形貌和溶液中CaCO3晶体晶相组成的影响。用电子光学显微镜观察了磁处理后挂片上CaCO3垢,用X射线衍射仪(XRD)测定了溶液中CaCO3晶体的晶相组成。结果表明：磁场意义下,Mg2+、 SO42-的有着推动了文石的生成。Al3+、Fe2+的有着推动了文石和球霰石型的生成。6.杂质离子有着时磁场对CaCO3成核结晶历程的意义机理。热力学机理为磁场和杂质均转变了水中各离子的水合化和脱水化历程,以而转变了水合化CaCO2(?)的形成和脱水历程。同时磁场能增强阳离子的极性和阴离子的变形能力,使杂质离子的影响增强。杂质离子可能进入CaCO3晶格中可转变CaCO3各晶态的能量,以而使其各晶态的稳定性发生转变,方解石的能量高于亚稳态文石和球霰石,所从易改变为文石和球霰石。动力学机理为CaCO3的成核生长历程可能是一个多步骤的动力学制约历程,在分步结晶历程中,无定形Ca论文导读：磁处理效果的影响1064.5.2温度和流速对磁处理效果的影响106-1074.5.3水质对磁处理防垢效果的影响1074.6本章小结107-108参考文献108-109结论与展望109-112攻读博士期间发表的论文112-114致谢114上一页12
CO3和各晶态之间相改变历程的活化能发生转变,分步结晶历程的途径发生转变,最终转变的CaCO3的各晶态组成。7.超强永磁场处理循环水的阻垢效果实例探讨。使用自行设计的磁水处理除垢、防垢装置处理循环水。试验结果表明：磁场强度、温度、流速对防垢效果影响很大,其值越大效果越好,水质对磁处理效果影响显著。关键词：防垢论文阻垢论文碳酸钙论文磁水处理论文成核结晶论文杂质离子论文水分子簇论文水合化离子论文
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Abstract7-10
目录10-13
Contents13-16
第一章 绪论16-43

1.1 引言16-17

1.2 污垢的分类17-18

1.3 目前常用防垢办法18-24

1.3.1 化学办法18-19

1.3.2 物理办法19-24

1.4 磁防垢探讨近况24-33

1.4.1 磁处理防垢探讨的主要内容24-29

1.4.2 磁防垢机理探讨29-31

1.4.3 目前水磁处理探讨遇到的主要困难31-32

1.4.4 水磁处理防垢的探讨方向和进展走势32-33

1.5 课题的主要探讨内容和作用33-34

1.5.1 本课题的主要探讨内容33-34

1.5.2 探讨的实际作用34

参考文献34-43
第二章 磁场对碳酸钙沉淀结晶历程的影响43-71

2.1 实验器材44-48

2.

1.1 仪器设备及材料44-45

2.

1.2 试剂45

2.

1.3 实验相关试剂的配置45-46

2.

1.4 实验参数的测定46-48

2.2 实验办法48-49

2.3 结果和讨论49-61

2.3.1 磁场对硬水中Ca~(2+)浓度变化走势的影响49-51

2.3.2 磁场对硬水电导率变化走势的影响51-53

2.3.3 磁场对硬水浊度的影响53-54

2.3.4 不同磁处理条件下的防垢效果54-55

2.3.5 磁场对CaCO_3垢形貌的影响55-56

2.3.6 溶液中CaCO_3晶体的XRD分析56-60

2.3.7 磁场对水分子间氢键意义力的影响60-61

2.4 磁效应机理解释61-66

2.4.1 以热力学角度研究磁场对CaCO_3沉淀结晶历程的影响61-63

2.4.2 以动力学角度研究磁场对碳酸钙沉淀结晶历程的影响63-66

2.5 磁防垢机理解释66-67

2.6 本章小结67-68

参考文献68-71
第三章 不同杂质离子有着时磁场对碳酸钙沉淀结晶历程的影响71-95

3.1 实验器材72-74

3.

1.1 仪器设备及材料72

3.

1.2 试剂72-73

3.

1.3 实验相关试剂的配置73

3.

1.4 实验参数的测定73-74

3.2 实验办法74

3.3 结果与讨论74-89

3.1 杂质离子有着时磁场对硬水中Ca~(2+)浓度变化走势的影响74-77

3.2 杂质离子有着时磁场对硬水电导率的影响77-78

3.3 杂质离子有着时磁场对硬水浊度的影响78-80

3.4 不同磁处理条件下的防垢效果80-82

3.5 磁场和杂质离子对CaCO_3垢形貌的影响82-84

3.6 磁处理后各水样中CaCO_3晶体的XRD分析84-89

3.4 以热力学角度研究磁场意义下杂质离子对CaCO_3成核结晶历程的影响89-92

3.5 以动力学角度研究磁场和杂质离子对CaCO_3成核结晶历程的影响92

3.6 本章小结92-93

参考文献93-95
第四章 超强永磁场处理循环水的阻垢效果实例探讨95-109

4.1 实验器材95-96

4.

1.1 仪器仪器和设备95-96

4.

1.2 试剂96

4.2 实验所需相关试剂及相关参数的测定办法96-99
4.

2.1 各循环水pH值、电导率和浊度的测定96-97

4.

2.2 各循环水总硬度的测定97-98

4.

2.3 各循环水钙离子浓度的测定98

4.

2.4 水的碱度的测定98

4.

2.5 水中各离子浓度的测定98

4.

2.6 溶液的Langeper饱和指数(L.S.I.)98-99

4.3 实验办法99-100

4.4 实验数据100-106

4.5 结果和讨论106-107

4.5.1 磁场强度对磁处理效果的影响106

4.5.2 温度和流速对磁处理效果的影响106-107

4.5.3 水质对磁处理防垢效果的影响107

4.6 本章小结107-108

参考文献108-109
结论与展望109-112
攻读博士期间发表的论文112-114
致谢114