張 蕾，屈撐囤，李 彥

（ 西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065）

所謂垢其實(shí)就是指水中溶解度小的一些鹽離子在一定的物理化學(xué)變化條件下， 溶液達(dá)到了過(guò)飽和的不穩(wěn)或介穩(wěn)狀態(tài)， 結(jié)合而生成不溶性的化合物而沉積下來(lái)。 垢具有晶體結(jié)構(gòu)，有固定的晶格，現(xiàn)在對(duì)垢的探討多是從結(jié)晶問(wèn)題的方向來(lái)研究。 溶液的溫度、 過(guò)飽和度、離子活度、界面張力（ 表面能）、活化能是影響結(jié)垢的重要因素[1-3]。其中，溶液的過(guò)飽和度是考慮成垢問(wèn)題時(shí)一個(gè)最重要的因素。 結(jié)垢熱力學(xué)的研究只是確定了成垢溶液的平衡狀態(tài)，對(duì)于垢的生長(zhǎng)速率、生長(zhǎng)過(guò)程及影響因素，則還需要分析研究其動(dòng)力學(xué)特征。通過(guò)對(duì)結(jié)垢過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究，可以加深對(duì)結(jié)垢過(guò)程的認(rèn)識(shí)，有助于探索減緩及抑制結(jié)垢的新方法。

1 垢的生長(zhǎng)過(guò)程

過(guò)飽和溶液中陰、 陽(yáng)離子之間相互作用形成離子對(duì)，當(dāng)過(guò)飽和度較高時(shí)，離子對(duì)的增多，聚集形成粒徑較大的粒子，這些粒子會(huì)處于“ 形成-溶解-再形成”的動(dòng)態(tài)平衡中。 聚電解質(zhì)會(huì)吸附在這些粒子的表面處于一種動(dòng)力學(xué)平衡狀態(tài)， 從而對(duì)它的生長(zhǎng)及溶解過(guò)程產(chǎn)生影響。當(dāng)達(dá)到一定過(guò)飽和度時(shí)，溶液中就開(kāi)始出現(xiàn)一些不易溶解、體積較大的固體成核粒子，這就形成了晶核。晶核會(huì)在溶液中繼續(xù)穩(wěn)定生長(zhǎng)并最終形成垢。一般垢的生長(zhǎng)過(guò)程最主要的是晶核形成和晶粒長(zhǎng)大兩個(gè)階段。而晶核的生成、晶粒的長(zhǎng)大以及最初在接觸表面附著的過(guò)程構(gòu)成了結(jié)垢的誘導(dǎo)期， 結(jié)垢誘導(dǎo)期明顯大于結(jié)晶誘導(dǎo)期。在經(jīng)過(guò)結(jié)垢誘導(dǎo)期之后，結(jié)垢速率明顯會(huì)有很大提高。

1.1 晶核形成

晶核的形成有初級(jí)成核和二次成核兩種形式。 其中初級(jí)成核又分為自發(fā)形成的均相成核和由微粒誘發(fā)形成的非均相成核。對(duì)于微溶鹽來(lái)說(shuō)，初級(jí)形核是主要的形核機(jī)制。 由于非均相成核是因?yàn)殡s質(zhì)微粒的存在而降低成核的勢(shì)能，從而加快晶核的生成。 因此，與均相成核相比，非均相成核時(shí)的過(guò)飽和度相對(duì)較低，形成的顆粒粒徑相對(duì)較大[4]。

一般的結(jié)垢環(huán)境都是比較復(fù)雜的多相體系， 這為垢的生長(zhǎng)提供了足夠的相界面和雜質(zhì)微粒， 并且垢的均相成核過(guò)程較少發(fā)生， 普遍存在的是非均相成核的成垢過(guò)程。當(dāng)顆粒的比表面積增大，新增加的表面積能減小異相成核能量位壘而易于成核， 因而晶核數(shù)目顯著增大，沉淀和聚集速度加快。

1.2 晶體長(zhǎng)大

當(dāng)穩(wěn)定的晶核（ 即大于臨界尺寸的晶粒）在溶液體系中形成， 在過(guò)飽和度的驅(qū)動(dòng)下可以生長(zhǎng)成為可見(jiàn)的晶體，該過(guò)程稱為晶體生長(zhǎng)。晶體生長(zhǎng)需要通過(guò)一系列連續(xù)的步驟：容積擴(kuò)散、表面吸附、表面反應(yīng)，最后融合離子或分子形成晶格， 通常簡(jiǎn)化整合為容積擴(kuò)散和融合離子或分子通過(guò)邊界層形成晶格兩個(gè)主要過(guò)程。 容積擴(kuò)散是溶質(zhì)分子從主體溶液傳遞至固體表面的過(guò)程，其晶體的生長(zhǎng)是由本體溶液和固－液界面間的濃度差控制，因此很可能是由傳質(zhì)速率決定（ 即擴(kuò)散控制），融合離子或分子通過(guò)邊界層形成晶格可以看作一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，因此很可能是由化學(xué)反應(yīng)速率決定（ 即反應(yīng)控制）。

Al Nasser[5]發(fā)現(xiàn)材料表面結(jié)垢的初期主要是亞微粒的晶體覆蓋在其表面， 晶體的生長(zhǎng)速率與鈣離子濃度成對(duì)數(shù)關(guān)系， 并且垢的聚集體主要是由小于5 μm的細(xì)核構(gòu)成。 周利民[6]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CaSO4·2H2O 晶體生長(zhǎng)速度與粒徑密切相關(guān)，而且主要與縱向粒徑相關(guān)，不遵循ΔL 定律。 大粒徑晶體生長(zhǎng)較快，粒徑越小，生長(zhǎng)速度越慢。研究表明晶體動(dòng)力學(xué)決定晶體生長(zhǎng)速率，而晶體生長(zhǎng)速率決定晶體的形貌， 形貌特征決定晶體的性質(zhì)。當(dāng)晶體生長(zhǎng)速率較快時(shí)，晶體界面具有較大的表面能，生長(zhǎng)的動(dòng)力較高。 而根據(jù)布拉維法則，結(jié)晶沿著面網(wǎng)密度小的晶棱和頂角方向生長(zhǎng)， 所以晶體易長(zhǎng)成細(xì)長(zhǎng)的柱狀和針狀。 從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)角度看， 較高濃度、pH 值和材料表面自由能導(dǎo)致較高的晶體生長(zhǎng)動(dòng)力和能量，例如對(duì)CaCO3而言，針狀文石和方解石更易形成，尤其方解石相最多[7]。

1.3 結(jié)垢誘導(dǎo)期

許多過(guò)飽和的溶液并不會(huì)立刻結(jié)垢， 而是在結(jié)垢前先形成一種亞穩(wěn)定狀態(tài)的溶液。 形成過(guò)飽和溶液到出現(xiàn)第一個(gè)可以被檢測(cè)到的垢晶體之間的時(shí)間，就叫做該垢物的結(jié)垢誘導(dǎo)期[8]。

晶核形成后會(huì)吸附在凹凸不平的粗糙表面， 并以其為中心不斷長(zhǎng)大。剛開(kāi)始形成的晶核是彼此獨(dú)立的，隨后晶核會(huì)越長(zhǎng)越大， 同時(shí)又有新的晶核在未被覆蓋的表面上生成。 當(dāng)整個(gè)表面覆蓋了一層極薄的結(jié)晶層時(shí)， 便是結(jié)垢誘導(dǎo)期的終點(diǎn)。 基于經(jīng)典的均相成核理論，誘導(dǎo)期與飽和指數(shù)平方的倒數(shù)相關(guān)，并且均相成核相關(guān)斜率是溫度和表面張力的函數(shù)：

其中：斜率B 是溫度和表面張力的函數(shù)；C 是常數(shù)。

其中：R 是氣體常數(shù)；T 是相對(duì)溫度；Vm是晶體的摩爾體積；f 是異相成核的校正因子；β 是形狀因子[18]。由此可以看出多種因素都會(huì)對(duì)結(jié)垢誘導(dǎo)期有顯著影響，從而影響著垢的生長(zhǎng)。李宏偉[19]根據(jù)不同溫度和飽和度下的結(jié)垢誘導(dǎo)期， 通過(guò)作圖得出誘導(dǎo)期tind與SR的線性關(guān)系曲線。 由圖中的截距和斜率分別得到化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)，計(jì)算出誘導(dǎo)期tind。 延長(zhǎng)結(jié)垢誘導(dǎo)期可以在一定程度上減緩結(jié)垢， 所以應(yīng)該從多方面加深對(duì)誘導(dǎo)期的研究。

2 結(jié)垢動(dòng)力學(xué)

通過(guò)研究考察垢的成核、生長(zhǎng)、聚集以及各種因素對(duì)垢生長(zhǎng)的影響， 得到結(jié)垢過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程即反應(yīng)速率方程，以及反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)，結(jié)合結(jié)晶速率方程的表示，以鈣垢為例，結(jié)垢速率也可以表示為：

式中：k-反應(yīng)速率常數(shù)；CA-t 時(shí)刻Ca2+的濃度；α-反應(yīng)級(jí)數(shù)。

又因?yàn)椋?/p>

當(dāng)（ 3）、（ 4）式兩邊取對(duì)數(shù)時(shí)：

由（ 5）式可知，lgr 與lgCA呈線性關(guān)系，直線的斜率即為反應(yīng)的級(jí)數(shù)α，截距為lgk，進(jìn)而可求得反應(yīng)的速率常數(shù)k。 結(jié)晶成核與生長(zhǎng)是相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系、相互影響的相繼發(fā)生又同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。 所以對(duì)于晶核形成和晶體生長(zhǎng)這兩個(gè)過(guò)程， 可以分別獲得不同的反應(yīng)速率方程。 但由于反應(yīng)過(guò)程受多種因素的影響，結(jié)垢動(dòng)力學(xué)方程有多種表達(dá)形式，但每一個(gè)方程都有一定的限制條件，還沒(méi)有完全統(tǒng)一的表達(dá)。

張小霓等[11]采用監(jiān)測(cè)溶液電導(dǎo)率的方法，研究了CaCO3的結(jié)垢速率。 實(shí)驗(yàn)表明，晶核形成速率和晶粒長(zhǎng)大速率可以用一級(jí)反應(yīng)方程來(lái)表示。 曹宗侖等[12]采用pH 法研究CaCO3在NaCl 溶液中的結(jié)垢動(dòng)力學(xué)， 采用以過(guò)飽和度為自變量的Davies and Jones（ DJ）速率方程來(lái)表征CaCO3結(jié)垢動(dòng)力學(xué)，得到了反應(yīng)速率常數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)與體系離子強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。 楊善讓等[13]自主研制的模擬實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置可在線檢測(cè)滴定過(guò)程中溶液Ca2+、CO32-等離子濃度、CaCO3成核速率、生長(zhǎng)速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，電導(dǎo)滴定中的CaCO3生成反應(yīng)屬于擴(kuò)散控制反應(yīng)，其反應(yīng)級(jí)數(shù)為分?jǐn)?shù)。

Feth-Allah 等[14]通過(guò)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極（ Rotating Disk Electrode，RDE） 裝置研究了在24 ℃和70 ℃的湍流狀態(tài)下，碳酸鈣在不銹鋼表面的結(jié)垢動(dòng)力學(xué)。并且獲得了可以預(yù)測(cè)碳酸鈣沉積厚度的動(dòng)力學(xué)模型。Al Nasser 等[15]通過(guò)在線圖像技術(shù)實(shí)時(shí)在線觀測(cè)了CaCO3的成垢過(guò)程， 利用矩估計(jì)法來(lái)確定晶體的大小進(jìn)而獲得晶體的生長(zhǎng)速率。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了較精確的誘導(dǎo)期和成核動(dòng)力學(xué)， 驗(yàn)證了溶液濃度及溫度對(duì)晶核形成和晶體生長(zhǎng)速率的影響。 S. K.[16]提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，可以確定碳酸鈣晶體成核誘導(dǎo)期的大小， 這樣就可能在溫度和過(guò)飽和度都較寬泛的范圍內(nèi)， 計(jì)算出碳酸鈣成核的表面自由能和活化能。 Christopher[17]分別研究10 ℃、25 ℃、40 ℃時(shí)，不同過(guò)飽和度下文石的沉積速率情況，最終得出了沉積過(guò)程的反應(yīng)級(jí)數(shù)和速率常數(shù)。結(jié)果顯示，同一溫度下不同過(guò)飽和度的反應(yīng)級(jí)數(shù)變化較小， 沉積速率明顯增大；溫度升高15 ℃，速率常數(shù)將增加半個(gè)數(shù)量級(jí)； 最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的文石結(jié)晶成核的活化能為71.2 kJ/mol-1。

3 結(jié)垢速率的影響因素

結(jié)垢的成因直接與過(guò)飽和度、 流體流動(dòng)速度、溫度、pH 值、表面能、溶液組分等參數(shù)相關(guān)。 這些參數(shù)對(duì)晶核生成速率和晶粒長(zhǎng)大速率都產(chǎn)生一定的影響。

3.1 溶液過(guò)飽和度的影響

溶液中難溶鹽離子活度積與其溶度積的比值即為溶液的過(guò)飽和度， 它的大小可以直接體現(xiàn)結(jié)垢的推動(dòng)力。 過(guò)飽和度的大小直接影響著晶體生長(zhǎng)速率與晶核粒數(shù)密度，從而影響著誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短、晶體的生長(zhǎng)和晶體形態(tài)、成垢速率等。

Kazi 等[18]就指出，增加起始溶液濃度使過(guò)飽和度增大可以強(qiáng)化硫酸鈣沉淀， 這是由于邊界層結(jié)晶數(shù)目會(huì)因此增加并且換熱表面對(duì)污垢的吸附力也會(huì)因此增大。 古昕[19]在原子力顯微鏡下觀察，利用計(jì)算機(jī)軟件SPIP 處理后，發(fā)現(xiàn)晶核數(shù)與晶核面積隨著過(guò)飽和度的增大而增加。但也有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)液相中CaCO3的過(guò)飽和度提高到晶體能自動(dòng)析出時(shí)， 發(fā)生在溶液內(nèi)部的CaCO3沉積將導(dǎo)致CaCO3結(jié)垢速率降低[20]。 此外，過(guò)飽和度對(duì)碳酸鈣的晶型也有很大的影響。Hu 和Deng[21]就發(fā)現(xiàn)在較高的過(guò)飽和度條件下，容易形成方解石，而文石傾向于在較低的過(guò)飽和度條件下形成。

3.2 溫度的影響

溫度的變化在兩個(gè)基本方面影響垢沉積。首先，溫度可以從根本上影響反應(yīng)速率常數(shù)。其次，礦物質(zhì)的溶解和平衡分布（ 離子活度積）也受溫度的影響，溫度的變化造成組分的變化從而產(chǎn)生推動(dòng)力促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生[24]。 通常情況下，溫度升高使飽和度增大，晶體的成核速率會(huì)明顯變大，結(jié)垢速率加快，并且影響著晶體顆粒的大小。

劉秉鉞[22]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，鈣結(jié)垢現(xiàn)象就變得非常嚴(yán)重。 鈣結(jié)垢的速率是隨著溫度的增加而迅速增加的。 因?yàn)闇囟仍黾?.8 ℃～3.9 ℃，結(jié)垢速率就加倍。 徐志明等[23]研究表明，當(dāng)換熱管的壁溫升高時(shí)，將導(dǎo)致污垢沉積率、剝蝕率及凈沉積率的增加。 楊善讓等[24]發(fā)現(xiàn)，換熱表面溫度的升高會(huì)促進(jìn)垢內(nèi)部的附加晶體化過(guò)程，改變晶體的生長(zhǎng)速率，并增強(qiáng)沉積物的強(qiáng)度。 曾玉彬等[25]研究碳酸鈣晶體的形成過(guò)程時(shí)發(fā)現(xiàn)，晶核生成速率K1與晶粒長(zhǎng)大速率常數(shù)K2都隨溫度的增大而增大，并且晶K1的增大幅度大于K2。 這是因?yàn)闇囟壬?，使成垢離子獲得能量，提高了Ca2+和CO32-的有效碰撞，加劇了反應(yīng)的速度。并且K2很大，使晶核在形成瞬間后就進(jìn)入晶粒長(zhǎng)大過(guò)程。

3.3 流速的影響

液流形態(tài)、流速及其分布都會(huì)對(duì)結(jié)垢產(chǎn)生影響。而液流形態(tài)還受液體流速和液流路徑變化的影響[26]，因此流速對(duì)垢的生長(zhǎng)過(guò)程影響較大。

當(dāng)晶體在流體中受到碰撞時(shí)， 流體邊界層中的剪應(yīng)力會(huì)將附著于晶體表面的粒子掃落， 此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量碎片而形成新的晶核。增大速度，可強(qiáng)化晶體與外部物體間的碰撞和提高流體邊界層中的剪應(yīng)力， 加劇沉淀晶體凝聚，促使晶核快速形成，結(jié)垢沉積速率增大，相應(yīng)地結(jié)垢誘導(dǎo)期也就縮短； 但同時(shí)由于晶粒間的碰撞接觸和吸附，又可能導(dǎo)致晶核間的聚集，減少晶核數(shù)量，成核速率減小，抑制了垢層的生長(zhǎng)，結(jié)垢誘導(dǎo)期也就相應(yīng)延長(zhǎng)。在結(jié)晶成核過(guò)程中，這兩方面的過(guò)程同時(shí)作用，影響結(jié)晶成核速度。 在一定條件下，在一定范圍內(nèi)增加速度，可提高傳質(zhì)速度，增大生長(zhǎng)速率，但當(dāng)傳質(zhì)速度達(dá)到一定程度后，進(jìn)一步增加強(qiáng)度，傳質(zhì)速度的增加極為有限，此時(shí)，由于解吸和溶液剪應(yīng)力作用造成的掃落作用，反而可使晶核的生長(zhǎng)速度減小[27]。

Grandgeorge 等[28]研究了二氧化鈦顆粒在不銹鋼波紋板換熱器中的結(jié)垢特性。實(shí)驗(yàn)表明：污垢熱阻曲線呈漸近型，流速對(duì)初始沉積速率的影響明顯。同時(shí)還會(huì)影響漸近熱阻值。Tae 等[29]研究發(fā)現(xiàn)注入水溫度和流體流速極大程度的影響垢晶的生長(zhǎng)過(guò)程， 且湍流狀態(tài)下注入水與管壁相互作用較之層流狀態(tài)下更大， 提供垢晶更大的成核空間。但也有研究認(rèn)為隨著流速的增大，流態(tài)由層流轉(zhuǎn)向湍流，垢晶的成核速率逐步減小，且在相同時(shí)間段里，流速越小，成核數(shù)目也越多。 這是由于流速越小，能夠提供成核的空間越大[19]。 值得注意的是，當(dāng)研究流速對(duì)換熱表面結(jié)垢的影響時(shí)， 結(jié)垢速率對(duì)換熱表面溫度的變化是很敏感的， 但大多數(shù)研究并未考慮將換熱表面溫度控制恒定。當(dāng)增大流體流速，結(jié)垢速率雖然降低了，但換熱表面的溫度也是降低的，所以這并不能單純地認(rèn)為是由流速變化所致。

3.4 表面能影響

一直以來(lái)， 學(xué)者們普遍認(rèn)為換熱表面的表面自由能低，是可以減輕污垢的粘附。 張仲彬等[30]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)增大系統(tǒng)界面能或材料表面能， 即降低材料表面附著力時(shí)， 污垢誘導(dǎo)期將會(huì)縮短、 結(jié)垢量增大。 銅對(duì)催化Ca2+和CO32-結(jié)合形成離子鍵的能力較強(qiáng)， 但由于表面物理吸附能力有差異，所以在相同條件下，垢顆粒對(duì)黃銅表面的粘附能力比紫銅低很多[31]。 材料還會(huì)影響晶型的種類，這也是因?yàn)椴牧系谋砻婺懿煌?。若在材料表面涂抹特制的涂料，就可以增加材料的表面能，減緩垢的生成[32]。

但有些學(xué)者發(fā)現(xiàn)雖然低表面能表面具有良好的抗垢性能，但表面能與污垢之間不存在單一的線性關(guān)系，也就是說(shuō)， 并不是表面自由能越低防垢性能就越好。Foster[33]研究了CaSO4污垢在銅、鋁、PTFE、St、Ms（ A）、FEP、PFA、Ms（ B）和DLC 表面上誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短，結(jié)果表明表面自由能和污垢誘導(dǎo)期之間并不存在確定的關(guān)系。 劉天慶等[34]研究發(fā)現(xiàn)，生物污垢形成的誘導(dǎo)期并不會(huì)因材料與生物污垢之間界面能的變化而呈一定的規(guī)律性。

3.5 pH 值的影響

研究碳酸鈣成垢時(shí)發(fā)現(xiàn)， 酸性條件下結(jié)垢趨勢(shì)被削弱，而堿性條件下結(jié)垢趨勢(shì)加強(qiáng)，并且酸對(duì)結(jié)垢的削弱作用比堿對(duì)結(jié)垢的促進(jìn)作用要強(qiáng)[19]。 pH 值的升高增大了溶液體系的能量和體系釋放自由能的動(dòng)力， 使更多的Ca2+和CO32-達(dá)到成核自由能，促進(jìn)生成新的晶核，使更多的文石釋放能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐痆35]。 水溶液中的pH 值升高， 也會(huì)使碳酸氫鹽更容易轉(zhuǎn)化成碳酸鹽，有利于碳酸鈣垢的生成。 這是因?yàn)閜H 的升高，推進(jìn)了溶液中的電離平衡向形成CaCO3分子一側(cè)移動(dòng)， 并且增大溶液中雜質(zhì)和材料表面分子的活性， 提高了過(guò)飽和度，從而提高了均相和異相成核率。除此之外，pH 值對(duì)碳酸鈣的晶型也有很大的影響。 例如在Ca2+和CO32-溶液體系中，當(dāng)pH 在10～12 時(shí)，容易生成文石；pH 小于11 且溫度低于7 ℃時(shí)， 可以獲得接近純的方解石；在58 ℃時(shí)，pH 低于10 的條件下能獲得接近純的文石[36]。

但也有研究認(rèn)為CaCO3結(jié)垢量會(huì)隨pH 值得升高降低， 這是因?yàn)椋簆H 值升高， 提高了溶液中雜質(zhì)的活性，并且溶液均相成核率比表面異相成核率增大更多。所以溶液中晶核會(huì)快速生長(zhǎng)而使界面CaCO3濃度迅速降低， 導(dǎo)致表面晶核不能依靠表面反應(yīng)充分生長(zhǎng)而尺寸變小，從而結(jié)垢量減小。

3.6 溶液組分的影響

當(dāng)溶液組分相對(duì)復(fù)雜時(shí)，不僅含有成垢離子，還可能含有其它鹽離子、有機(jī)物溶質(zhì)或顆粒狀的雜質(zhì)，這對(duì)結(jié)晶都會(huì)產(chǎn)生一定影響。雜質(zhì)改變結(jié)晶過(guò)程的條件，導(dǎo)致結(jié)晶過(guò)程中活化能的變化， 從而改變晶體的生成速率以及晶體的外形。

Busenberg 等[37]發(fā)現(xiàn)，SO42-和Na+也能被吸收進(jìn)入方解石的晶格，同樣也會(huì)造成方解石的溶解度增加，從而延長(zhǎng)了它的結(jié)垢誘導(dǎo)期。 李軍等[38]在二水物濕法磷酸生產(chǎn)工藝條件下，發(fā)現(xiàn)Al3+對(duì)CaSO4·2H2O 的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)結(jié)晶習(xí)性有較大影響。 當(dāng)Al3+的濃度超過(guò)1 %時(shí)，成核速率急劇升高，當(dāng)Al3+濃度達(dá)到3 %時(shí)，成核速率達(dá)到最大值；再增大Al3+濃度，成核速率又有所下降，而成長(zhǎng)速率則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。 曾玉彬等[25]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度、濃度條件相同時(shí)，CaCO3過(guò)飽和溶液中離子強(qiáng)度會(huì)隨著鹽度的增加而增大， 使Ca2+和CO32-活度下降，降低了成垢離子間的有效碰撞，減小了成核率。

4 結(jié)語(yǔ)

由于垢的沉積過(guò)程十分復(fù)雜, 還需要對(duì)其機(jī)理及動(dòng)力學(xué)的深入認(rèn)識(shí)，在研究問(wèn)題時(shí)：（ 1）對(duì)結(jié)垢過(guò)程中的一些影響因素是經(jīng)驗(yàn)性的，并且沒(méi)有得到統(tǒng)一意見(jiàn)；（ 2）現(xiàn)有工作多是以一種結(jié)垢物為研究對(duì)象，而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中遇到的多種結(jié)垢物組成的混合垢的研究較少；（ 3）對(duì)于結(jié)垢而言，結(jié)垢過(guò)程與結(jié)晶學(xué)晶體生長(zhǎng)密切相關(guān)， 而從材料晶體結(jié)晶學(xué)的角度來(lái)研究污垢在材料表面上的形成與附著機(jī)理仍有待深入探索。 為此還需進(jìn)行更廣泛的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)認(rèn)識(shí)不同條件下結(jié)垢的本質(zhì)規(guī)律，進(jìn)一步尋找影響晶體粒度和形狀的主要因素，探索更多條件下各種組合垢的成核動(dòng)力學(xué)， 也為阻垢劑的開(kāi)發(fā)研究奠定基礎(chǔ)。

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