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杂质离子对碳酸钙垢的影响

尹晓爽  
【摘要】:本文就杂质对CaCO3的影响做了综述。通过静态阻垢法、SEM和XRD分析技术研究了PO43-、SiO32-、Mg2+、Mn2+、Fe3+对CaCO3垢的影响。讨论了上述离子与部分阻垢剂(AA/AMPS/HPA、Acumer5000、ATMP、PAPEMP)共存时产生协同阻垢效应的机理,并通过极化曲线法、失重法研究了PO43-、HEDP及Zn2+的缓蚀作用。 静态阻垢法结果表明: 单独的PO43-、SiO32-、Mg2+、Mn2+、Fe3+对CaCO3垢的阻垢作用很小,甚至没有阻垢作用。 PO43-与AA/AMPS/HPA共存时阻CaCO3垢有良好的协同效应。 SiO32-与有机膦酸阻垢剂(ATMP、PAPEMP)共存时,阻CaCO3的协同作用较明显;而与聚合物(AA/AMPS/HPA、Acumer5000)共存时,对CaCO3的阻垢作用不佳,更无协同作用。 Mg2+与AA/AMPS/HPA、ATMP共存时,对CaCO3的阻垢效果较好,并在大范围内表现出较好的协同作用。 Mn2+与AA/AMPS/HPA、ATMP共存时,在阻垢剂浓度较低时,有协同效应。 Fe3+与阻垢剂(AA/AMPS/HPA、ATMP、PAPEMP)共存时,不但没有协同作用,Fe3+的存在反而使阻垢剂本来的阻垢率降低。 SEM、XRD分析结果表明: 在不含任何阻垢剂的情况下,CaCO3沉淀呈现出很规则的菱面体形状,绝大部分垢样由方解石组成;PO43-、SiO32-对CaCO3的形貌影响较大,Mg2+、Mn2+对CaCO3的形貌基本没有影响。 试验中任何一种离子与阻垢剂共存时,对CaCO3最终形貌的影响都是很明显的。CaCO3完全失去了最初的形状,变得非常不规则。 XRD结果显示,加入PO43-后,垢样绝大部分为方解石,PO43-的加入会使CaCO3的XRD谱最强峰强度降低,尤其在AA/AMPS/HPA加入后,强度下降明显。 WP=4 失重法、极化曲线法结果表明: 在0.05mol/LNaHCO3溶液中,正磷酸盐是一种阳极型缓蚀剂,可使碳钢表现出活化-钝化特征,但当PO43-浓度小于4mg/L时,碳钢反而不易钝化。 在0.05mol/LNaHCO3溶液中,加入正磷酸盐、HEDP和Zn2+对碳钢的阴极和阳极均有较好的抑制作用。


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