交变电磁场与超声波对硬水溶液及其结晶的影响

实验研究了交变电磁场、超声波及二者协同作用对硬水溶液pH及电导率的影响,并对实验过程中溶液内析出的碳酸钙晶体表面形态及晶体组成进行了观测与研究。研究结果表明：交变电磁场与超声波都能影响Ca（HCO₃）₂溶液内的离子水解平衡;交变电磁场能提升正、负离子的碰撞概率,促进CaCO₃晶体成核并抑制其体积增长;超声波能够促使CaCO₃沉淀的生成,同时增大溶液内离子的迁移速率,破坏晶体内碳酸根排列的有序性,诱导CaCO₃晶体缺陷性生长;通过SEM对最终生成的晶体形态观测可知,交变电磁场与超声波协同作用能够增加CaCO₃小尺寸晶体的数量,并抑制晶体体积生长,且能增加霰石在沉淀中的比例。     

铜离子和镍离子对绿泥石的抑制作用及机理

通过浮选实验、动电位测量、ICP离子浓度测试及溶液化学计算,研究铜离子和镍离子对绿泥石浮选的影响,并考察其作用机理.结果表明,绿泥石具有一定的天然可浮性,一定pH值条件下铜离子和镍离子能够水解生成亲水的氢氧化物沉淀,通过静电作用吸附在绿泥石表面,抑制绿泥石的浮选;在较高pH条件下,生成的氢氧化物沉淀与绿泥石表面电性相同,吸附量较少,抑制效果较弱.     

半间歇结晶器中硅胶沉淀过程研究

通过测量瞬态晶体体积分布,N.S.Tavare 及 J.Garside 实验研究了硅酸钠与硫酸两种稀溶液间的中和反应生成沉淀硅胶和结晶动力学及团聚动力学。实验在75 L 中试规模的装有两片桨的搅拌器内进行,整个中和过程是一个伴随有沉淀及团聚硅胶沉淀物的均相化学反应过程,采用晶体体积坐标系中的矩分析法导出动力学速率表达式。据晶体体积分布测量而得出的所有动力学速率均由可观测量表达的经验动力学关系式进行校正,用导出的动力     

超声波对成垢离子的影响及防垢效果分析

阐述了超声波防垢机理,通过实验研究单、双超声波对成垢离子浓度和防垢效果的影响.结果表明过滤和未过滤的水质中成垢离子浓度存在差异,证明溶液中存在微晶.揭示了超声波抑制成垢离子向微晶转化减缓微晶增长为沉淀的趋势,降低了结垢速度.双超声波防垢率低于单超声波,说明超声波不能简单地叠加使用.     

超声波悬浮TBAB溶液液滴表面半笼型水合物生长过程研究

利用超声波悬浮技术将四丁基溴化铵(TBAB)溶液液滴悬浮，观测了不同TBAB质量分数(15%、20%、25%)时的水合物生长过程，并与悬挂液滴进行了对比。实验发现，超声波悬浮的液滴处于快速旋转状态，液滴呈扁球状，水合物生长速率较快，但当液滴中含有气泡时生成水合物的诱导时间延长。总结出超声波悬浮状态下TBAB水合物生长方式可以分为两大类：由内而外，由外而内。由外而内又可以分为单平顶式、双平顶式和包裹式。建立悬浮液滴和悬挂液滴的传热模型，通过对比发现，超声波可以加快悬浮液滴的传热效率，加速水合物的生成和生长。该实验为观测水合物生长提供了一种新的方法。     

纳米CaCO3合成条件的E交实验

采用正交实验设计方法,通过SEM分析,研究了反应温度、Ca(OH)2浓度、不同添加剂及其加入量等因素对CaCO_3的结晶形态和粒径的影响, 得出合成立方晶形纳米CaCO_3的优化反应条件为：反应温度10℃、碳化液Ca(OH)2浓度0.25 mol/L、以EDTA-2Na为添加剂、 添加量为EDTA-2Na:CaO = 3:1000. 添加剂的加入量少,不足以抑制CaCO_3的生长;而加入量过多,则容易产生凝聚. 随着反应温度升高,CaCO_3的结晶呈现高面网密度的晶体形态.     

间歇冷却结晶中硫酸铵晶体粒度及形态调控

在间歇冷却结晶器中,采用激光法测定了(NH_4)_2SO_4溶液的介稳区宽度。讨论了冷却速率以及搅拌速率对(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态的影响,给出了优化操作条件。得到平均长度8.0 mm和宽度1.0 mm的针状(NH_4)_2SO_4晶体。此外,研究了添加CaCO_3颗粒对(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态的改变。当CaCO_3添加量(质量分数)为2.0%时,(NH_4)_2SO_4晶体由针状变为均匀颗粒状,平均粒度1.7 mm。研究了CaCO_3对(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态的影响机理。由结果可知:Ca CO3颗粒充当了(NH_4)_2SO_4非均相成核的催化剂,诱导(NH_4)2_SO_4在比均相结晶更低过饱和度下结晶,减少了(NH_4)_2SO_4(001)晶面的生长时间。此外,Ca CO3颗粒表面优先占据了(NH_4)_2SO_4(001)晶面的活性生长点位,抑制了(001)晶面的生长,从而使(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态改变。     

电磁抗垢机理的实验研究

本文使用自制电磁抗垢器进行抗垢除垢水处理实验,对交变电磁场的阻垢效果进行验证,结合化学分析和电镜扫描方法,探讨其防垢除垢的机理.表明交变电磁场能够改变碳酸钙晶体的形态,具有比较显著的除垢效果.     

电磁场对碳酸钙成核诱导期影响的实验研究

基于电导率随滴定液容积变化特征与碳酸钙结晶过程的对比分析,研究了电磁场作用对碳酸钙结晶过程中成核诱导期的影响。在不同频率的电磁场作用下观察了碳酸钙溶液临界过饱和度及成核诱导期的变化,大量实验结果表明:电磁场作用能够降低碳酸钙溶液临界过饱和度,加速碳酸钙成核,缩短成核诱导期。通过机理分析,电磁场对碳酸钙成核过程的主要作用为:在洛伦兹力的影响下,溶液中的Ca2+及CO32-等带电离子运动方向要向相反方向偏离,增加了Ca2+和CO32-离子间的碰撞几率,加快新相晶核的生成。     

磷酸二氢钾单晶生长形态的研究Ⅱ.准静态条件下杂质Fe~(3 )效应

本文系统地实验分析了在准静态条件下和不同的pH溶液中,杂质Fe~(3 )对磷酸二氢钾单晶生长形态的影响。实验证明,当pH<3.5和pH>6.0时,Fe~(3 )对磷酸二氢钾单晶的楔化影响甚微,即此时溶液的pH值对单晶生长形态的作用远大于杂质的影响。但是,当溶液的pH值为本征值时,即处于4.5左右,Fe (3 )对磷酸二氢钾单晶的楔化影响则很明显,这主要是由于Fe~(3 )被吸附到生长的晶体表面,界面层内Fe~(3 )密度随着掺杂浓度的增加而增加,从而造成台阶密度的改变,致使磷酸二氢钾单晶楔化角θ的增大。 另外,在实验中还观测到磷酸二氢钾单晶的锥面生长速率V_(011)远大于柱面(010)的生长速率。层状生长的形态在柱面上呈蜷线,近似为椭圆形,它的长轴位于[001]方向。     

Al3+掺杂对KDP晶体生长习性的影响

溶液中微量Al3+对KDP(磷酸二氢钾)晶体生长具有多方面的影响.本文通过传统降温法和"点籽晶"快速生长法生长了Al3+离子掺杂的KDP晶体,并通过激光偏振法实时测量了晶体柱面的生长速度和死区.实验表明,当Al3+掺杂浓度小于20×10-6 ppm时可提高溶液的稳定性,并抑制柱面的扩展;而当浓度高于20×10-6 ppm时会使传统法生长的晶体发生明显的"楔化",成帽区延长,快速法生长的晶体变得细长;高浓度(>50×10-6 ppm)时溶液稳定性遭到破坏,晶体出现开裂、包藏等宏观缺陷.KDP晶体的表面形貌也随掺杂发生改变.     

端羧基型超支化聚合物在阻垢中的应用

以三羟甲基丙烷(TMP)为中心核,以柠檬酸为AB3型共聚单体,通过酯化反应,得到端羧基型的超支化聚合物(HBP-COOH),并将其应用于阻垢方面,探讨了阻垢剂用量、溶液pH对其阻碳酸钙和硫酸钙的能力。结果表明,HBP-COOH对CaCO_3和CaSO_4均具有良好的阻垢性能,在阻垢剂的用量为10 mg/L时,其阻碳酸钙垢的阻垢效率达到96.3%;其用量为20 mg/L时,阻硫酸钙垢的阻垢效率达到92.8%,且在pH=6～9使用,具有较高的阻垢效率。SEM分析表明,HBP-COOH能抑制钙垢晶体的生长,使晶体产生大量缺陷,晶体体积发生变化,从而起到抑制结垢的能力。     

α-LiIO_3晶体包裹体形成机制研究

本文通过氩离子激光束扫描下晶体内包裹体的超显微法观测,总结了α-LiIO_3晶体中包裹体的空间分布,发现了α-LiIO_3晶体中包裹体形成的晶体尺寸效应和溶液流体效应,并确认流体效应在包裹体形成过程中起重要作用。所得实验结果,已在α-LiIO_3晶体生长中得到应用和验证,并为进一步在理论上研究α-LiIO_3晶体包裹体的起因提供了实验依据。     

选钼回水中铝离子对辉钼矿可浮性的影响机制

通过辉钼矿浮选实验、Zeta电位测试、Al3+溶液化学分析及X射线光电子能谱分析(XPS),研究了选钼回水中的Al3+对辉钼矿可浮性的影响及其作用机制. 结果表明,铝离子会恶化辉钼矿的浮选指标,并导致其表面Zeta电位显著偏移,表明辉钼矿表面有Al3+吸附;Al3+在溶液中主要以铝离子、羟基铝离子、氢氧化铝沉淀形式存在,后两者具有极强的极性,能吸附在辉钼矿活泼的“棱”上,铝离子与辉钼矿“棱”氧化生成的MoO42?反应生成钼酸铝沉淀;由于辉钼矿“棱”的面积比“面”的面积小很多,而铝离子主要吸附在“棱”上,因此铝元素含量不多,但其确实能吸附在辉钼矿表面,且既有物理吸附也有化学吸附.     

草酸掺杂下KDP溶液稳定性的研究

至今为止,磷酸二氢钾晶体是唯一能用于激光核聚变高功率系统之中的晶体。本实验研究了草酸掺杂下KDP溶液的稳定性和铁离子含量等。研究表明草酸的添加量在0.01 g(50 m L KDP饱和溶液)以下,结晶出来的KDP晶体不含有草酸;同时发现添加草酸后可以增大KDP溶液的亚稳区,这可能与草酸能够络合KDP溶液中的铁离子有关,原子吸收证明经草酸重结晶后的KDP晶体中铁离子含量降低。     

TBAB水合物晶体生长过程的实验研究

通过对常压下9%(w) TBAB溶液降温生成水合物晶体的过程进行观察,以过冷度作为生长驱动力,研究了TBAB水合物晶体的生长特性. TBAB水合物刚形成时,晶体呈高透光度及规则柱体外形,随晶体继续生长逐渐变得不规则,透光度下降. 当恒温浴的过冷度分别为6.0, 8.1和9.6 K时,水合物晶体长度/宽度方向生长时间依次为183 min/140 min, 85 min/65 min, 70 min/37 min,同时反应前的等待时间即生成时间分别为83, 53和55 min. 生长时间和生成时间随过冷度增加逐渐降低,幅度逐渐减小,表明过冷度增加能有效减少水合反应时间,促进水合物的快速生成. 过冷度增加会增加TBAB水合物晶体成核数量,因此晶体与溶液的总体接触面积增加,有利于水合物的快速形成.     

SDS溶液与APG溶液对天然气水合物生成的协同作用

天然气是一种潜力巨大的清洁能源,但是其工业化生成技术仍面临较大的困难。表面活性剂作为一种工业催化剂能对天然气水合物的生成有着明显的促进作用。为研究不同表面活性剂下天然气水合物生成特点,采用静态条件下天然气水合物的实验方法,对SDS表面活性剂溶液与APG表面活性剂溶液以及他们的混合溶液进行天然气水合物生成实验。结果表明:APG与SDS混合溶液中生成的天然气水合物稳定性介于纯SDS溶液中生成的天然气水合物和纯APG溶液中生成的天然气水合物之间;APG与SDS溶液的协同作用能够明显地改变溶液表面张力,并且3种溶液下水合物生成的动力学数据与3种溶液的表面张力数据有着类似的变化规律。     

电磁场对聚合硫酸铁水解聚合物形态分布及其混凝性能的影响

为了提高聚合硫酸铁的混凝性能,增强对污水的去除能力.利用自制交流变频磁化装置,对聚合硫酸铁溶液进行磁化处理,以铁盐水解形态Feb为指标,交流变频电磁场的频率、电压、电流及磁化时间为实验因素,对电磁场作用下的聚合硫酸铁溶液进行形态分析,并与非磁化的PFS溶液进行对比;以高炉煤气洗涤水为实验水样,通过混凝试验对比聚合硫酸铁溶液磁化前后的出水浊度及COD值.研究结果表明:电磁场作用下的聚合硫酸铁溶液的形态分布发生了变化,与非磁化相比,Feb百分比含量增加了1倍,Fec百分比含量减少了1/3,且当频率为300 Hz、电压为100 V、电流为0.8A、磁化时间为2 min时Feb的百分比含量达到最大;电磁场能明显提高聚合硫酸铁的混凝性能,与非磁化的聚合硫酸铁溶液相比出水浊度与COD值降为原来的一半,投药量节省了1倍.     

环保型无机沉淀转向剂性能特点及调驱能力研究

为了实现海上油田环保高效水驱开发，满足深部液流转向技术需求，开展了环保型无机沉淀体系性能及其影响因素实验研究。结果表明，硅酸钠溶液与渤海油田高矿化度区块注入水中的钙镁离子自发反应，生成沉淀悬浮体起到液流转向作用。从沉淀物生成量、药剂费用和矿场注入工艺等考虑，推荐浓度为0.02～0.05 mol/L，采取交替注入方式开展物模实验。结果表明，随着渗透率增加，封堵效果提高；随着钙镁离子和硅酸钠浓度增加，沉淀物生成量增加，封堵和调剖效果提高。微观可视化实验表明，体系在储层孔隙内一旦接触就会发生反应，生成沉淀物，使孔隙过流断面减小，渗流阻力增加，注入压力升高，中低渗透层吸液压差增大，吸液量增加，达到液流转向和扩大波及体积效果。在海上及其他作业空间受限的高矿化度油田有很大的应用推广价值。     

发电机内冷水中pH对铜沉淀影响研究

计算发电机碱性水化学工况运行过程中,不同pH条件下铜离子的形态,并通过实验研究pH值与生成沉淀物的关系,采用SEM-EDS和XPS对滤膜截留沉淀物进行分析。结果表明,当pH8.0时,溶液中以CuO沉淀为主。由于内冷水中铜多以氧化物形式存在,采样后测得的铜离子含量不能完全代表空芯铜导线的腐蚀情况,需核算过滤器、离子交换器及反冲洗时内冷水中铜离子含量。