油井防垢技术研究

以羧甲基壳聚糖为除垢剂,探讨其在油井防垢应用的影响因素。通过单因素与正交试验确定羧甲基壳聚糖防止油井水样钙离子结垢生成碳酸钙沉淀的最佳工艺条件。试验结果显示,当溶液体系在pH=6.0、温度34℃下,羧甲基壳聚糖浓度为23 mg/L,反应17 h时,对100～300 mg/L钙离子溶液的阻垢率达到73%～76%,表明羧甲基壳聚糖具有较好的阻垢效果。     

几种有机膦酸水稳剂的阻垢性能对比实验研究

有机膦酸是一类具有缓蚀、阻垢性能的多功能水稳剂,已在工业循环冷却水中广泛应用.文章采用鼓泡法,评定了乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)、2-膦酸基-1,2,4-丁烷三羧酸(PBTCA)对碳酸钙、磷酸钙、磷酸锌等污垢的阻垢性能.实验结果表明:在阻垢剂用量5 mg/L,温度60℃,运行时间6 h,Ca2 浓度为240 mg/L的条件下,PBTCA的阻碳酸钙和磷酸锌垢效果最佳,阻垢率分别为94.34%和67.87%;DTPMP阻磷酸钙垢效果最佳,用药量为4.4 mg/L时,阻垢率达到99%.     

化学药剂复配处理不锈钢加工企业废水的正交试验研究

通过复配碳酸钙、氢氧化钠和PAM处理城市不锈钢加工企业废水试验,不仅确定了各化学药剂用量,也确保了不锈钢加工企业废水的高效处理,并达到了高标准排放,降低了处理成本。通过正交试验得出:当废液中碳酸钙的浓度为6.67g/L、氢氧化钠的浓度为1.67g/L、PAM的浓度为0.053g/L时,处理效果最好。在此条件做补充试验后得到废液的总铬浓度为0.5mg/L,ss浓度72mg/L,浊度为55NTU,颜色为无色,达到城市工业污水排放标准。     

聚天冬氨酸衍生物的合成及性能

利用聚天冬氨酸热缩聚产物聚琥珀酰亚胺(PSI)和天冬氨酸(ASP)合成了一种聚天冬氨酸衍生物.研究了聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能、分散性能和污垢热阻.实验结果表明:当Ca~(2+)质量浓度为400mg/L、HCO_3~-质量浓度为800mg/L、聚天冬氨酸衍生物用量为6mg/L时,阻垢率达到100%,比聚天冬氨酸的阻垢率最大提高4%以上;聚天冬氨酸衍生物对Fe_2O_3有一定的分散作用;聚天冬氨酸衍生物的污垢热阻小于聚天冬氨酸的污垢热阻.     

聚天冬氨酸衍生物对碳酸钙结晶过程的影响及阻垢机理探讨

采用碳酸钙沉积法和电导率法研究了聚天冬氨酸衍生物阻垢性能及其对碳酸钙结晶过程的影响。试验结果表明,在投加量为8 mg/L时,聚天冬氨酸衍生物对碳酸钙的阻垢率就已超过85%;聚天冬氨酸衍生物对碳酸钙有增溶作用,其对碳酸钙的抑制作用存在极限浓度,对于含钙离子和碳酸根离子浓度均为5.81 mmol/L的溶液,当聚天冬氨酸衍生物的投加量超过15 mg/L后,再增加投加量对碳酸钙结晶过程的影响变化不明显;X-衍射分析认为该试剂能使碳酸钙晶体发生畸变。     

CMG-EGCG的合成及其抗氧化活性

采用1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/4-二甲氨基吡啶化学偶联法将表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)接枝到羧甲基酵母(1,3/1,6)-β-D-葡聚糖(CMG)的羧基上.通过FTIR、UV-Vis光谱和TGA对羧甲基酵母(1,3/1,6)-β-D-葡聚糖-EGCG(CMG-EGCG)的结构和热稳定性进行了表征,并分析了其抗氧化活性.Folin-Ciocalteu法测得CMG-EGCG中EGCG的含量为28.90 mg/g.结果表明,与CMG相比,CMG-EGCG具有更好的热稳定性和抗氧化活性,在质量浓度1.0 g/L时,对DPPH自由基的清除率为78.85％,对ABTS自由基的清除率为93.00％,还原能力为1.15,可以应用于化妆品原料和食品工业.     

CMG-EGCG聚合物的合成及其抗氧化活性

采用1-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/4-二甲氨基吡啶化学偶联法将表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）接枝到羧甲基酵母(1,3/1,6)-β-D-葡聚糖（CMG）的羧基上。通过FTIR、UV-Vis光谱和TGA对羧甲基酵母(1,3/1,6)-β-D-葡聚糖-EGCG（CMG-EGCG）的结构和热稳定性进行了表征，并分析了其抗氧化活性。Folin–Ciocalteu法测得CMG-EGCG中EGCG的含量为28.90 mg/g。结果表明，与CMG相比，CMG-EGCG具有更好的热稳定性和抗氧化活性，在质量浓度1.0×10-3 mg/L时，对DPPH自由基的清除率为78.85%，对ABTS自由基的清除率为93.00%，还原能力为1.15，可以应用于化妆品原料和食品工业。     

环保型阻垢剂聚天冬氨酸对碳酸钙结晶过程的影响

利用测量电极电位的方法,就环保型阻垢剂聚天冬氨酸对碳酸钙的结晶过程进行了研究。结果表明,聚天冬氨酸对碳酸钙结晶的抑制程度与药剂的质量浓度在初始钙质量浓度为300mg/L时,近似于三次曲线,而初始质量浓度为400～600mg/L时两者关系近似于一次曲线。     

新型整平剂TS-L对铜电沉积的影响

通过极化曲线、电化学阻抗谱、计时电流等电化学测量方法研究了整平剂TS-L对铜电沉积的影响。基础镀液组成为:Cu SO_4·5H_2O 75 g/L,H_2SO_4 240 g/L,Cl~-60 mg/L。结果表明,TS-L会抑制铜的电沉积,有利于得到平整、光亮的镀层。随TS-L用量增大,其抑制作用增强。TS-L的用量为50 mg/L时,铜的电沉积由基础镀液的三维瞬时成核转变为三维连续成核。随TS-L质量浓度的增大,镀液的深镀能力提高。在电镀液中添加50 mg/L整平剂TS-L、10 mg/L光亮剂TS-S和600 mg/L抑制剂TS-W时,深镀能力为87%,铜镀层的延展性和可靠性满足印制线路板行业的应用要求。     

羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂的制备及性能研究

制备了羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂,并研究了吸附树脂对亚甲基蓝的吸附性能。羧甲基纤维素与单宁结合,通过羧甲基纤维素羧基与单宁酚羟基的协同作用,能有效提高吸附树脂对亚甲基蓝的吸附性能,最大吸附容量可达1 300 mg/g。在亚甲基蓝溶液初始质量浓度为1 000 mg/L,吸附剂投加质量浓度为1.5 g/L时,吸附树脂对亚甲基蓝的吸附率可达98%以上,且羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂具有较好的重复使用性能。     

电磁场对换热表面CaCO3结垢行为及其形态影响的实验研究

基于水处理技术抑垢及缓蚀效果在线监测实验台,进行了换热器表面污垢在电磁处理下生长特性的半工业性实验研究。通过污垢热阻的在线监测跟踪换热器表面碳酸钙的结垢过程。利用Quanta 200扫描电子显微镜及X'Pert Pro X射线衍射仪对污垢样本的晶型、晶貌进行了定性和定量分析,表述了电磁场对碳酸钙晶型及晶貌的影响。实验结果表明:电磁场能降低换热器表面的结垢速率,垢样中方解石质量分数由100%降低为40.55%,文石质量分数增加为59.45%。     

膦酰基羧酸共调聚物的阻垢性能研究

采用静态与动态试验方法,对新型阻垢剂膦酰基羧酸共调聚物抑制碳酸钙垢的性能进行了试验研究。静态试验研究表明,在水温低于60℃,钙硬度为600mg/L(以CaCO3计)的情况下,膦酰基羧酸共调聚物具有良好的阻垢性能,投加量为5mg/L时,阻垢率超过90%;在较高硬度时亦有较好的阻垢效果。动态试验研究表明,成垢溶液添加阻垢剂之后,污垢热阻大为减小,换热表面基本不结垢。因此,膦酰基羧酸共调聚物极适于工业循环冷却水系统的水处理过程。结合垢粒的扫描电镜照片对膦酰基羧酸共调聚物的阻垢机理进行了简要分析。     

复合改性表面抑制颗粒污垢积聚特性分析

换热设备颗粒污垢一般指悬浮在流体中的固体颗粒在换热面上的积聚。开发了一种Ni-P-TiO₂防垢型复合改性表面,并将之用于板式换热器抑制纳米MgO颗粒污垢在换热表面的积聚。基于搭建的板式换热器颗粒污垢热阻动态监测实验系统,研究了不同冷却水流速(0.1~0.3 m/s)、入口温度(30~40℃)及纳米MgO浓度(100~400 mg/L)对Ni-P-TiO₂复合改性换热表面抑垢特性的影响。结果表明,随着流速的增加,污垢热阻渐近值减小了27.85%~34.41%;随着冷却水入口温度的升高,污垢热阻渐近值减小了25.15%~39.14%;随着MgO颗粒浓度的增加,热阻渐近值减小了26.15%~45.36%。结合Ni-P-TiO₂复合改性表面的表面能分析了其表面的抑垢性能,发现制备的Ni-P-TiO₂复合改性表面的表面能与纳米MgO颗粒污垢层的表面能相接近,符合Zhao提出的“最优表面能”抑垢理论。与常规板式换热器不锈钢表面相比,Ni-P-TiO₂复合改性表面不仅抑制了颗粒污垢的积聚,还降低了颗粒污垢的固着强度,使得积聚其上的颗粒污垢更容易被剥离换热表面,实现了换热表面持久高效抑垢。     

Ca2+环境下水质参数变化对板式换热器铁细菌微生物污垢的影响

换热设备微生物污垢形成机制和影响因素复杂,污垢数据和规律的获取难度较大。本文采用搭建的板式换热器循环冷却水实验系统,获得了加入Ca²⁺后板式换热器冷却水铁细菌微生物污垢热阻数据,研究了加入Ca²⁺后不同运行工况下冷却水水质参数（OD、pH、电导率）的变化,进一步分析了水质参数变化对微生物污垢生长带来的影响。结果表明,加入Ca²⁺后微生物污垢热阻渐变化明显。随着低温循环冷水进口温度增加,含有Ca²⁺和铁细菌的循环冷却水OD逐渐降低,pH则逐渐升高,电导率减小,微生物污垢热阻逐渐降低;随着流体速度的增加,循环冷却水OD则升高,pH降低,电导率增大,但流速的增大同样加剧了冷却水对通道壁面的剥蚀作用,导致微生物污垢热阻随流速增逐渐下降。     

端羧基超支化型绿色阻垢剂的制备及阻垢性能

采用熔融聚合法以木糖醇为中心核,成功制备了端羧基超支化型绿色阻垢剂,通过红外光谱仪和核磁共振对其结构进行了表征,采用静态阻垢法探讨了阻垢剂的添加量、水样环境的pH和水样温度对其阻碳酸钙和硫酸钙的能力。结果表明,端羧基超支化型绿色阻垢剂在较宽的温度范围及水体环境的pH=6~9时,对钙垢（CaCO₃和CaSO₄）均具有优异的阻垢性能,且当阻垢剂添加量为24 mg/L时,其对碳酸钙垢的阻垢效率达到了91.6 %;当阻垢剂的添加量为15 mg/L时,其对硫酸钙的阻垢效率达到了94.7 %;端羧基超支化型绿色阻垢剂的使用,均能极大程度地降低了钙垢晶体的规整性,且对于碳酸钙垢而言,端羧基超支化型绿色阻垢剂的使用还可以使碳酸钙垢的晶格发生畸变,从而达到分散阻垢的目的。     

流动过冷沸腾传热强化及阻垢

在流动沸腾传热实验中,考察了CaCO3污垢溶液的形成过程及各种工艺条件对流动过冷沸腾传热的影响. 研究条件包括流体速度、溶液温度、CaCO3溶液浓度及热通量,实验中发现了一些规律. 同时还考察了不同阻垢剂[聚天冬氨酸(PASP)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)及氨基三甲叉膦酸(ATMP)]对流动过冷沸腾传热的影响. 结果表明,所选阻垢剂均能抑制污垢的生成并降低了污垢热阻,而且存在最佳浓度范围. 但不同阻垢剂的阻垢效果不尽相同,在本实验条件下,ATMP的阻垢效果最好,PBTCA次之,PASP的阻垢效果较差.     

磁化除垢影响因素作用规律及其数学模型研究

在交变磁场作用下对碳酸钙进行除垢的影响因素较多，为研究磁场条件下不同工艺因素对碳酸钙结垢的影响规律，研究采用正交方法对饱和碳酸钙溶液进行了磁化试验处理，结果表明：磁化时间和初始钙离子浓度为影响磁化除垢的最显著因素，当磁化时间为0.5 h、电流频率为0.6 kHz、线圈匝数为100圈、c₀（Ca²⁺）为1 000 mg/L、波形为方波时，该条件下磁化溶液的电导率平均值为1.474 mS/cm，与未磁化碳酸钙溶液相比，其电导率增加了0.147 mS/cm，电导率可增加11.45个百分点，除垢效果良好。研究通过回归分析方法建立的磁化除垢作用规律数学模型，可为提高管路的磁化除垢效率提供一定的理论依据，也对工业冷却水系统的除垢问题有重要的参考意义。     

L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢缓蚀性能

以L-半胱氨酸（LCY）为改性剂改性聚环氧琥珀酸（PESA）得到了一种聚环氧琥珀酸衍生物L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸（LCY-PESA）,用红外光谱和核磁共振谱表征了LCY-PESA的物质结构,用红外光谱、X射线衍射光谱和扫描电镜研究了钙垢的晶型（形）,探讨了LCY-PESA的静态阻垢、动态阻垢、静态缓蚀、分散氧化铁和生物降解等性能,通过量子化学计算方法研究了LCY-PESA的缓蚀机理。静态阻垢结果表明,在c（Ca²⁺）为400 mg·L^-1、c（HCO₃^-）为800 mg·L^-1的实验介质中,LCY-PESA投放量为6 mg·L^-1,阻垢率即可达到94.6%;当c（Ca²⁺）为150 mg·L^-1、c（Fe²⁺）为10 mg·L^-1、LCY-PESA投放量为15 mg·L^-1时,最小透光率为61.5%。动态阻垢测试显示：随着加药量的增加,动态污垢热阻减小,当加药量为1 mg·L^-1时LCY-PESA的动态阻垢率比PESA提高了约15%。红外光谱、X射线衍射光谱和扫描电镜结果表明,LCY-PESA对钙垢有明显的晶格扭曲作用,把方解石变为球霰石,表现出良好的阻垢分散性能。该衍生物还表现出了优良的可生物降解性能。量子化学计算表明：LCY-PESA分子中的S原子和N原子对HOMO轨道的电荷密度影响较大,导致LCY-PESA的HOMO轨道和LUMO轨道的能隙差值小于PESA分子的能隙差值,因此LCY-PESA分子抑制金属腐蚀的效果好于PESA。     

板式换热器Ni-P-TiO2复合纳米镀层微生物污垢特性

换热器微生物污垢问题普遍存在于能源化工领域,污垢的聚集会导致设备的流动阻力、燃料消耗和维护成本支出大幅度增加。本文采用复合纳米镀层来抑制和减轻换热表面的微生物污垢的附着和沉积。首先采用化学镀的方式,在板式换热器的不锈钢316板上镀覆 Ni-P-TiO₂复合纳米镀层和对照性的Ni-P 镀层。基于板式换热器的微生物污垢在线监测实验系统,研究了镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器微生物污垢特性。结果表明,清洁状态下,镀覆两种镀层的板式换热器其摩擦系数（f）和Nusselt数（Nu）相较未镀覆板式换热器均略有增加;微生物污垢实验后,相比较未镀覆的板式换热器,镀覆Ni-P镀层的板式换热器污垢热阻减少了8.36%~23.07%,而镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器污垢热阻减少了16.6%~30.96%;在相同微生物污垢实验工况下,镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器的摩擦系数（f）相比Ni-P镀层的低2.54%~11.82%,但Nu却明显高于Ni-P镀层达8.47%~9.45%,并且污垢热阻明显小于Ni-P镀层达10.66%~18.18%,镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器展现了优异的强化传热性能和抑垢性能。     

FIBER-MODIFIED SCALING IN HEAT TRANSFER FOULING MITIGATION

The study of heat exchanger fouling using supersaturated calcium sulphate solutions has been widely reported. In this study fouling was investigated in a larger-scale heat exchange apparatus using stainless-steel pipe, and data were obtained at different flow rates, concentrations and temperature differences. The deposits were examined using a scanning electron microscope, X-ray diffraction and conventional photography. In a novel approach, wood pulp fibers were added to the fouling solution at various concentrations to mitigate fouling. Heat transfer enhancement above the solution-alone was observed initially and the onset of fouling delayed. When fouling eventually developed the final asymptotic level was lower than the fiber-free case for the experimental conditions specified. At a fiber concentration of 0.15% heat transfer augmentation occurred for 11 days. However, at 0.25% fiber concentration, heat transfer augmentation (no fouling) was sustained over the experimental duration of 45 days. It can be concluded that the service-life cycle of a heat exchanger can be prolonged with the addition of asymmetric, flexible, natural fibers. In this work it is argued that fibers modify the onset of deposition by boundary layer scavenging, and interact with turbulent eddies to reduce the rate of mass transfer of the foulant to the heated surface. When scale forms, the crystalline structure of the scale is interrupted by the fibers, which appear to roughen the heat transfer surface initially and increase the heat transfer coefficient. However, the scale deposit continues to build up very slowly, causing the thermal resistance to eventually override the turbulence augmented heat transfer effect of the fibers.