【正文】 （ V）最低，容易發(fā)生氧化還原反應失去電子，電子的轉(zhuǎn)移又可形成微電流[]，水作為偶極分子產(chǎn)生誘導極化，使其產(chǎn)生定向排列，導致氫鍵減弱，水分子的締合度降低，相互之間的吸引力 減弱，從而致使表面張力降低。 a)KDF 濾料 KDF 是一種由動力連續(xù)分級方法制成的高純度（ %）的銅鋅合金 [9]，它可通過與水中的污染物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應而將其從水中去除。而且，銅鋅合金裝置在水中釋放出的鋅離子能阻止細菌所需的酶和葉綠素的合成從而減緩了細菌的生長，并抑制藻類光合作用產(chǎn)生食河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 5 物的能力。根據(jù)是電化學原理，銅鋅合金能夠有效去除水中的重金屬離子和余氯 [11]。 KDF 合金去除水中鉛離子的氧化還原反應如下： ? ? ? ?ONZnPbCuZnONPbZnCuZn 3 23 2 //// ??? 除此之外， KDF 合金濾料還能將硫化氫從水中有效去除，去除過程中硫變成不溶于水的硫化銅，其氧化還原反應表示如下： HC u SZnCuSHZn 22 //Cu ???? （ 3）減少礦物結垢和防腐。除此之外，人們還發(fā)現(xiàn)即使是較低濃度的鋅離子也可改變碳酸鈣水 垢的晶體形態(tài)，使其由不易被清除的方解石硬垢轉(zhuǎn)變成很容易用物理過濾方法就可去除的文河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 6 石型碳酸鈣水垢 []。是一種防止鍋爐結硬垢、防銹、防藻功能的鍋爐水處理裝置。 PTH 水處理器不但可以通過抑制陽離子的反應以及兩極分極的反應來阻止水垢、鐵銹的形成，還可以破壞已經(jīng)存在的水垢以及鐵銹中的陰、陽離子之間的平衡關系，進而使它們易于被清除。但是 PTH 水處理器的阻垢率還是無法達到令人完全滿意的程度，對水中原本存在的水垢和 銹的去除也并不完全，因此其性能還有待進一步的提高。 河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 7 電氣石是用一種赤紅色結晶狀礦物 [19]，粉碎后加入附形劑拌和，做成直徑3～ 4 mm 的小圓球，則每個這樣的球 粒表面有 5～ 6 萬對正負電氣石電極，可具有防止水受熱結垢和使水活化的作用。 圖 水合分子 圖 水合分子附壁示意圖 研究表明電氣石顆粒的電極性影響水體的氧化還原電位 ,調(diào)節(jié)溶液 pH 值趨向中性 [20]。由于其自身可釋放紅外性能，可在保健、環(huán)保、建筑等多領域加大應用 [23]。另外，超聲波可以通過降低水分子締合度，從而減小溶液粘度和表面張力對水垢產(chǎn)生影響，達到除垢效果 [25]。 河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 9 表 實驗用化學藥品 藥品名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠家 無水氯化鈣 分析純 天津市江天 化工技術有限公司 碳酸氫鈉 分析純 天津大學科威公司 實驗過程中用到的主要儀器如表 ： 表 主要實驗儀器以及生產(chǎn)廠家 儀器名稱 型號 生產(chǎn)廠家 內(nèi)熱管式阻垢儀 HS1 自行設計 掃描電子顯微鏡 Nova NanoSEM450 美國 FEI 公司 X 射線衍射儀 X’Pert MPD 荷蘭 Philips 公司 臺式酸度測定儀 HI223 意大利 HANNA 公司 電子天平 臺式電導率測定儀 BS224S DDSJ318 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司 上海雷磁新徑儀器有限責任公司 實驗設計 （ 1）實驗最佳銅鋅合金用量 以河北工業(yè)大學自制銅鋅功能合金為原料，控制不同用量使其處理相同體積相同時間的溶液，通過檢測 pH 以及電極電位變化，找到實驗用銅鋅合金最佳用量。上下各取一個小范圍波動作為第 第 3 水平進行 4 因素 3 水平的正交實驗，并對其進行極差分析，確定顯著因素。經(jīng)過實驗分析與測試，1燒杯中加入 銅鋅合金， 2燒杯加入 5g銅鋅合金依次遞增 。觀察 712內(nèi)熱管結垢情況，并對經(jīng)銅鋅合金處理前后水質(zhì) pH，電極電位進行檢測，記錄實驗數(shù)據(jù)?？刂齐娏鳛?，加熱2h，期間每隔 十分鐘進行一次補水。觀察 19內(nèi)熱管結垢情況，并對經(jīng)銅鋅合金與電氣石陶瓷球處理前后以及結垢前后水 質(zhì) pH，電極電位進行檢測，記錄實驗數(shù)據(jù)。說明溶液中離子濃度發(fā)生了改變。 lg[Zn2+ ]可以算出電極電位與離子濃度呈線性關系。 綜合考慮圖 、圖 、圖 選取 10g 銅鋅合金作為正交實驗中銅鋅合金河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 13 用量第 2 水平。但是結垢后水質(zhì) pH值明顯上升，說明結垢后 CO32 與 Ca2+ 結合生成碳酸鈣，碳酸鈣消耗部分 H+ 。對電極電位極差分析中，質(zhì)量極差達到 ，電流極差達到 。水垢形貌如圖 所示： 河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 16 圖 水垢形貌分析圖 從圖 可以看出，經(jīng)不同時間銅鋅合金處理后， 處理后可以清楚看見水垢是由多個堅硬規(guī)則的方型八面體堆積形成致密大塊狀晶體。說明隨時間的增加，水垢由堅硬規(guī)則的方解石向柱狀斜型六面體晶體轉(zhuǎn)化， 2h 處理達到 20%， 4h處(a) 水垢 形貌 (b) 1h 水垢形貌 (c) 2h 水垢 形貌 (d) 4h 水垢 形貌 (e) 6h 水垢 形貌 (f) 8h 水垢形貌 河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 17 理達到 80%， 6h 幾乎達到 100%。經(jīng)銅鋅合金處理 2 小時后（圖 ）水垢主要由文石型碳酸鈣（ A 峰）和方解石型碳酸鈣（ C 峰）構成。與圖 13 相比，說明方解石型碳酸鈣向文石型碳酸鈣轉(zhuǎn)化需要時間，時間久轉(zhuǎn)化的圖 銅鋅合金與電氣石（ 2h） 河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 19 程度高。電氣石具有可以發(fā)射414μm 的遠紅外線，可以減弱水分子氫鍵之間作用力，活化水系統(tǒng)。 exp（ 錯誤 !未找到引用源。并且根據(jù)熱力學觀點，表面張力降低使 Ca2+與 CO32運動加快，溶液中同樣易形成大量微晶不易形成致密晶體。二者協(xié)同作用，使原電池反應增強，水質(zhì)活化，同時鋅離子在電極作用下能夠改變水垢生長方向，使文石型晶體穩(wěn)定存在，達到除垢效果。同時 Zn2+溶出可以改變晶體生長方向使堅硬的方解石型碳酸鈣向松散的針狀柱狀文石型碳酸鈣轉(zhuǎn)化。首先要感謝孟軍平老師對我的指導和教育。在此謹向孟老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在我迷惘不知下一步計劃時，師姐也會給出專業(yè)的指導。謝謝大家！ 感謝所有老師師兄師姐們之前的探索對課題奠定的基礎，感謝實驗過程中不斷幫助我的師兄師姐們和同學們，在這里大家請接受我最真摯的感謝！ 。每次實驗交流都會讓我多一些實驗想法，同時，實驗過程中我們互相合作，互相理解也使實驗能夠順利完成。我剛進入實驗室不久，對很多儀器設備不是太了解，實驗過程顯得混亂。同時對待學生有耐心，指導懇切，每次和老師交流實驗進展都讓我受益匪淺，對課題的認識也會進一步加深。 河北 工業(yè)大學 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 22 參考文獻 [1] 潘立生 . 油田注汽鍋爐水垢成因 ,危害及處理方法 [J]. 科技創(chuàng)新導報 , 20xx,3031. [2] 林宇鈴 . 工業(yè)鍋爐水垢的形成 , 危害及處理方法 [J]. 裝備制造技術 , 20xx (8): 131133. [3] 李廣兵 , 方健 , 徐敬 , 等 . 水垢成垢誘導期機理研究 [J]. 同濟大學學報 , 20xx, 28(5):555559. [4] Elzinga E J， Reeder R J． Xray absorption spectroscopy study of Cu2+and Zn2+ adsorption plexes at the calcite surface: Implications for sitespecific metal incorporation preferences during calcite crystal [J]. Geochimica et Cosmochimica Acta， 20xx， 66（ 22）： 39433954. [5] Cheng L， Sturchio N C， Woicik J C， et al． Highresolution structural study of zinc ion incorporation at the calcite cleavage surface [J]． Surface Science, 1998， 415：976982. [6] 周培國 , 傅大放 . 微電解工藝研究進展 [J]. 環(huán)境污染治理技術與設備 , 20xx, 8(4) : 1824 . [7] 張貴才 ,葛際江 , 何小娟 , 等 .化學劑防碳酸鈣垢的機理研究進展 [J]. 西安石油大學學報 , 20xx, 20(5): 5962. [8] 陸柱 . 一種新型凈水材料 ——KDF[J]. 上海環(huán)境科學 , 1994, 13(9):3839. [9] Tsukuba. Proceedings of intern