结垢诱导期的实验研究与理论分析

换热面结垢是一个普遍存在的问题,而结垢诱导期的长短对污垢形成过程具有重要的影响,即使在相同实验条件下,不同材料换热面的结垢诱导期仍相差较大.实验研究了铜、铝、不锈钢及渗铝钢4种不同表面能材料在多种工况下的污垢过程诱导期测试,得知材料表面能、溶液浓度、流速及温度都是影响结垢诱导期和成垢过程的主要因素.     

两种斜翅管表面碳酸钙垢初始阶段结垢特性

进行了3种强化管在不同碳酸钙溶液浓度和流速下的动态结垢实验,得到碳酸钙浓度、流速和不同管型对碳酸钙析晶垢结垢过程的影响.结果表明,碳酸钙浓度增大,使溶液中均相成核速率和所形成晶核的生长速率增大,使溶液换热表面界面的污垢晶粒浓度和成垢离子浓度均增大,前者使更多的污垢附着换热面,而后者使表面异相成核速率和生长速率增大.流速增大,使光管表面形成的晶核、污垢晶体和污垢热阻均减少,而诱导期延长;使平直和锯齿斜翅管初始成核增多,但诱导期延长,而结垢量和污垢热阻减小.平直和锯齿斜翅管在清洁状态和结垢状态下均具有比光管更大的总换热系数、更小的污垢热阻,尽管结垢量略多.在相同结垢状态下,锯齿斜翅管的结垢量和污垢热阻大于平直斜翅管的,但是,其总换热系数仍大于平直斜翅管.     

硼砂水溶液的成核诱导期

本文测量了不同过冷度下硼砂水溶液的成核诱导期。结果表明:测量诱导期和测量亚稳区宽度所得到的表观成核级数m是一致的。在低过饱和区,非均匀成核是主要的,实验结果偏离了均匀成核的理论表征;在高过饱和区均匀成核起着控制作用,实验和理论分析的结果吻合较好。     

纳米碳酸钙表面改性及在涂料中的应用研究

对纳米碳酸钙进行了表面改性,并对改性后的碳酸钙进行了表征,填充在涂料中,对涂料性能进行考察。改性后碳酸钙表面有机膜使碳酸钙呈亲油性,降低表面能使粒子不易聚集,填充于涂料中,其柔韧性、硬度、流平性及光泽均优于填充未改纳米碳酸钙。     

碳酸钙和硼酸铝晶须的表面处理研究

采用硬脂酸钠为处理剂对碳酸钙晶须和硼酸铝晶须进行了表面处理,通过测定活化指数、红外谱图及偏光显微观察对晶须的处理效果进行了表征,研究了处理剂的用量、处理温度和处理时间等工艺因素对表面处理的影响。结果表明:硬脂酸钠对两种晶须的处理效果均较好,活化指数分别可达到96.5%和97.3%。其中,碳酸钙晶须的最佳处理条件:处理剂用量为45%,处理时间为50 min,处理温度为40℃;硼酸铝晶须的最佳处理条件:处理剂用量为30%,处理时间为40 min,处理温度为40℃。     

电压对微生物诱导生成碳酸钙沉淀的影响

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种新型环保固化方法,但碳酸钙的生成量直接影响MICP技术的固化效果,为了在一定界限内提高碳酸钙的生成量,利用MICP技术,研究了不同电压梯度下,脲酶活性的变化规律,在此基础上进一步研究了不同电压梯度、不同通电时间、不同通电方式条件下微生物诱导生成碳酸钙的沉积规律。试验所用微生物为巴氏芽孢杆菌,营养液为三种钙源(氯化钙、硝酸钙、醋酸钙)与尿素1∶1等体积混合,菌液与营养液体积比为1∶15,溶液环境的pH为7.3。结果表明:最佳通电电压为1.2 V;最适通电时间为20 min;最佳的通电方式为全程通电;氯化钙为最佳钙源。故电压对巴氏芽孢杆菌的生物活性起促进作用,提高了其脲酶活性,最终提高了碳酸钙的产量。     

纳米碳酸钙湿法表面改性的研究及其机理探讨

研究了脂肪酸盐改性纳米碳酸钙的湿法工艺及其影响因素,对改性效果进行了表征,确定了最佳改性时间(30～40 min)、改性温度(40～50 ℃)和改性剂用量(3%～5%).同时,采用红外光谱、TEM对改性后的纳米碳酸钙进行了表征,红外谱图表明脂肪酸盐通过离子键形式吸附在碳酸钙表面;TEM表明改性前后碳酸钙粒子尺寸基本没有变化.最后,简要分析了其改性机理,认为二阶段模型能够较好地解释吸附历程.     

钙源对酶诱导碳酸钙沉淀影响的试验研究

酶诱导碳酸钙沉淀技术是一种环保高效的土体加固技术,钙源的种类可能会影响其加固效果.选用氯化钙、乙酸钙、乳酸钙3种钙源,进行溶液环境下的EICP试验,试验时间持续3d,通过单因素分析法研究了溶液中胶凝液浓度、pH值、胶凝比及胶酶比对碳酸钙生成量的影响,依据碳酸钙生成量得到不同钙源条件下的最优配比,并利用扫描电镜、X射线衍射试验分析不同钙源条件下沉淀产物的晶体类型和微观形貌.结果表明：在溶液环境下不同钙源的最优配比有差异,在最优配比下,氯化钙、乙酸钙、乳酸钙的碳酸钙产率分别为72.5%、68.8%、71.6%,确定氯化钙为最优钙源;不同钙源下沉淀产物的晶体类型和微观形貌有区别,氯化钙、乳酸钙作为钙源时所形成的碳酸钙晶体只有方解石,乙酸钙为钙源生成的晶体为方解石和球霰石,不同钙源下生成的碳酸钙晶体均呈球形,其中氯化钙生成的球形晶体是最光滑、规则的.     

诱导期法对溶液初级成核的研究

建立了一套用激光法测定溶液初级成核诱导期的实验装置，将诱导期与经典的初级成核理论相结合，对涉及溶液初级成核的多种性质进行了定量研究，包括初级成核自由能、临界晶核的尺寸和分子数、固液界面张力、接触角等，实验结果表明，这是一个研究溶液初级成核的很好方法，对于实际情况下过饱和度比S=5-10，得到的临界晶核的分子数Nc=15-5,与有关的文献报道相一致。     

水垢成垢诱导期机理研究

为了研究水垢成垢诱导期间发生的物理化学过程,基于溶液中离子活度的平衡关系,质子平衡条件及质量守衡等关系建立了计算ＣａＣＯ３水溶液中９种成分的计算程序,导出了用单一电导测定精确确定溶液中全部９种成分随时间变化的技术。实验中采用计算机数据采集及数据处理的综合技术,同时使用摄像显微镜和原子力显微镜监测悬挂在溶液中金属板表面垢的沉积过程。研究清晰地表明,诱导期的起因是由于溶液中的成核机制;诱导期的存在又反     

超细轻质碳酸钙制备

利用电导仪跟踪CaCO₃ 乳液碳化过程,研究结果表明,生成的CaCO₃ 粉末材料的粒径与反应温度、石灰乳液浓度及碳化用二氧化碳的通气速率有关,反应过程主要受CO₂ 的吸收速率控制,但当CO₂ 的流量增大时则反应速率同时受CO₂ 的吸收及Ca(OH) ₂ 的溶解速率共同影响。在研究过程中,试验了各种表面活性剂对产品分散性能的影响,探索单分散碳酸钙的制备条件和过程控制。     

输卤管路结盐诱导期试验

为解决卤水输送过程中普遍存在的结盐现象,减少结盐层厚度的增加给相关工业生产带来不良后果,采用卤水中常见的硫酸钠作为溶质,主要针对管路结盐的诱导期进行研究,观察传热试验段硫酸钠结盐初期的生长特性,即结盐诱导期变化趋势.研究结果显示,过饱和度是结盐诱导期的主要影响因素.由于溶液过饱和度提高,管壁上结盐成核速率增大,诱导期持续时间随溶液质量浓度升高而减短.同等工况下随着溶液质量浓度的增加、初始温度降低,溶液结盐诱导期缩短,环境温度高,延长诱导期.流速小于1 m/s时诱导期随速度增加而增加,流速大于1 m/s时,诱导期不再变化.     

磁场对CaCO3结晶过程的影响

研究了磁化对ＣａＣＯ３结晶过程的影响。发现磁处理掏了晶体的成核过程但加速了晶体的生长，生成晶粒数量少，体积大。磁场对ＣａＣＯ３结晶过程的影响主要是通过成垢阴离子起作用。磁记忆效应至少可持续７２ｈ。     

表面材料性质对生物垢形成过程的影响

为找到表面材料性质与生物垢形成难易程度之间的关联因素，以设计出能控制生物垢形成速率的新表面材料，对水系统中荧光假单胞菌在17种表面材料上形成生物垢的动态过程进行了实验研究，获得了生物的生长曲线，并将生长曲线划分为诱导期和生物垢快速生长期。发现表面材料不同，形成生物垢的诱导期及生物垢量也不尽相同。还对9种表面材料的表面能和界面能进行了实验测定及相关计算。结果表明，只有固体材料与生物垢之间的固－固界面能与生物垢形成之间有明确的关系，而未发现材料的表面能和固体材料与液体水之间的固液界面能与生物垢形成的诱导期或生物垢量之间有任何明确的关系。     

硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核研究

测量了不同温度和不同过饱和比下硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核诱导时间,讨论了温度及过饱和比对成核诱导时间和成核速率的影响.结果表明,四钼酸铵过饱和溶液的成核速率随着温度的升高和过饱和比的增大而增大.在实验温度范围内均匀成核和非均匀成核之间的临界过饱和比为3.0~6.0.根据均匀成核理论,计算了不同温度下的固液界面张力、临界半径和临界成核自由能.讨论了四钼酸铵结晶的条件,认为在成核阶段应采用较高的温度和过饱和比,而在晶核长大阶段应控制较小的过饱和比,以利于获得均匀、完整的晶体.     

粉末活性炭吸附对超滤膜处理再生水膜污染状况的影响

利用粉末活性炭-超滤(PAC-UF)组合工艺处理污水厂二级出水中腐殖酸(humic acid,HA)溶液,主要考察在不同的PAC投加量工况下对膜通量的影响、膜污染阻力变化、Hermia经典过滤堵塞模型拟合和膜污染趋势分析情况。结果表明,PAC颗粒本身几乎不会影响膜通量的下降,处理腐殖酸类有机溶液的PAC最佳投加量为20 mg/L;腐殖酸导致的膜污染以不可逆膜污染为主,其与滤饼层污染模型的拟合度最好;将超滤阶段分为初期黏附阶段与后期黏聚阶段,初期阶段导致的膜通量下降更加剧烈,后期阶段形成的滤饼层有效的拦截有机物避免直接接触超滤膜。     

海洋污损生物对海工混凝土工程腐蚀性分析

海洋环境的复杂性,特别是污损生物的长期附着作用,会对海工钢筋混凝土工程造成严重腐蚀。本文结合国内外现有的研究结果以及中科院海洋研究所早期的污损生物腐蚀相关实际工程研究,从海水/混凝土界面污损生物群落的形成,污损生物对混凝土表面涂层的破坏、对混凝土本体和钢筋可能的破坏过程等几方面,对污损生物附着和腐蚀作用机制进行深入探讨。海洋污损生物的群落附着机制复杂,对钢筋混凝土结构的腐蚀过程也呈多样化,有待深入研究。     

驱动力对瓦斯气体水合物成核诱导时间的影响

为探寻多组分瓦斯混合气体水合物成核分布规律,依据Sloan水合物相平衡软件计算驱动力,运用可视化实验装置开展不同驱动对多组分瓦斯混合气体水合物成核诱导时间的影响。当多组分瓦斯混合气体G,和G,分别在20、18和16℃的温度时,测定瓦斯水合物的成核诱导时间。结果表明：多组分瓦斯混合气水合物生成的诱导时间随反应体系驱动力的增大而缩短,且呈指数趋势减小;多组分瓦斯混合气中重烃的含量会影响水合物的含气量,且在相同的实验条件下混合气中的重烃含量越高,水合物的含气量越高;多组分瓦斯混合气水合物诱导时间还受到气体组分浓度的影响,其中重烃的浓度越高,水合物生成的诱导时间就越短。驱动力的变化对重烃含量较高的混合气水合物生成诱导时间影响较小。