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影响阻垢剂之垢的形成机理

文章出处:北京水处理药剂作者:水处理药剂网发表时间:2013-04-25 14:16:03

  长期以来,对水垢的形成与预防进行了大量的研究。对水垢的化学组成分析表明,水垢主要是由难溶盐组成,其中又以难溶的钙盐为主。主要形式有碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、硫酸钡等不溶性的盐,而碳酸钙是难溶盐中存在广泛的水垢。下面主要以形成碳酸钙垢进行分析。

  阻垢剂中碳酸钙的存在形式可以是无定型碳酸钙、六水合碳酸钙、一水合碳酸钙、六方碳钙石、文石和方解石。后三种晶型属于同质异相。方解石属三方晶系,是热力学稳定的碳酸钙晶型,也是各种碳酸钙晶型在溶液中转变的终态产物。结晶学理论指出,碳酸钙晶体生长的原动力是溶液的过饱和度。过饱和的溶液处于一种亚稳状态,有形成晶体使自己的总的吉布斯自由能降低的趋势。当最初形成的晶核的半径超过临界晶核半径时,体系总自由能随着晶体半径的增加而下降,晶体就自发长大。另外,有研究表明,溶液中最初形成的晶核数是溶液过饱和度的函数,与是否加入晶种或阻垢剂无关。

  阻垢剂结晶学对晶体生长的机理建立了许多模型,包括螺旋生长机理和二维成核机理。二维成核机理是在固一液界面上首先形成一个二维临界晶核,然后构晶单元沿此晶核周围单面生长,形成新的结晶层。二维成核机理能够解释过饱和度较大条件下的晶体生长过程。而实验中发现,晶体往往在很低的过饱和度下就能生长,于是就有人提出螺旋生长机理。它是指晶体围绕着一个螺旋位错露头点旋转生长,此生长过程不随晶体层面的增加而消失。

  不管是二维成核机理还是螺旋生长机理,都指明晶体的生长是在某些特定位置进行的,如扭折位置的节点或螺旋位错露头点,这些位置称为活性生长点。活性生长点很大程度上决定了碳酸钙晶体的生长。当这些活性生长点被阻垢剂分子占据后,晶体就很难继续生长了。

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