摘要
在工业及生活用水中，大量成垢粒子聚集在容器内部反应达到过饱和状态形成水垢。水垢在一定程度上影响工业生产效率、造成经济损失，严重的可能会导致设备爆炸造成危险事故，如何合理有效绿色地阻垢成为了世界性的研究问题。电磁阻垢技术具备操作性强、成本低、阻垢彻底等优点从各类阻垢方法中脱颖而出。 本文依托电磁阻垢技术，对单一CaCl2过饱和溶液体系进行分子动力学模拟，研究表明电磁场处理可以有效地增加成垢离子的碰撞效率和碰撞范围，减弱水分子之间的氢键网络稳定性，提高了碳酸钙晶体的生成与聚集速率。同时对含钙镁离子的复杂溶液进行分子动力学模拟分析，模拟得出杂质镁离子降低了钙离子和水分子的自扩散系数，提高了模拟溶液的粘度，降低了形成氢键的水分子的比例和平均氢键数目，与单一氯化钙溶液相比含镁离子的复杂离子溶液中碳酸钙晶体的生成与聚集速率降低。 本文搭建静态与动态实验平台，从宏观层面对电磁阻垢机理进行研究并对分子动力学模拟结果进行部分验证。从静态对比实验可以得出电磁场可以有效增大碳酸钙晶体的生长速率和析出直径，有效增加碳酸钙的溶解速率与溶解量。动态实验通过测量取样溶液的电导率、pH值及平均粒径与分布情况来探究了不同输出频率对电磁阻垢效果的影响，实验结果表明所选范围内最佳的电源的输出频率为7kHz，此时电导率下降了369μS/cm，pH下降了0.42，阻垢率达到最大为69.1%。实验研究了含钙镁离子的复杂溶液体系的电磁阻垢特性及杂质镁离子对碳酸钙结晶形成过程造成的影响。发现杂质镁离子减缓了钙离子与碳酸根离子的碰撞反应速率，抑制了碳酸钙晶体的析出与长大，同时改变了晶体表面的水合状态阻碍了溶液体系中的小晶体粒子聚集成大晶体粒子，在一定程度上对电磁阻垢效果造成了反向影响。
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