【正文】 你們的陪伴和鼓勵(lì)也讓我能一直保持一種積極向上 的心態(tài)完成畢設(shè)這件事。每到這時(shí)候，師姐都會(huì)耐心幫助我，教我如何使用儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)過(guò)程哪里應(yīng)該完善，哪里應(yīng)該省略。沒有孟老師在實(shí)驗(yàn)上的指導(dǎo)和心靈上的鼓勵(lì)，我很難完成這次畢業(yè)論文。謝謝你們！ 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程時(shí)間不長(zhǎng)，但是我收獲的東西是之前課堂中沒有收獲到的。 pH 上升 使 [CO32 ]上升，致使 CO32 與 Ca2+ 運(yùn)動(dòng)速率加快，它們之間相互碰撞更加頻繁，增大了它們?cè)谌芤褐薪Y(jié)合生成碳酸鈣晶核的幾率，在溶液中形成大量微晶，影響碳酸鈣晶體形成。同時(shí)電氣石的電極性改變了水質(zhì)微環(huán)境，例如 水 質(zhì)表面張力下降，電極電位變化。這是因?yàn)樵阢~鋅合金與水的系統(tǒng)中，會(huì)發(fā)生許多微小的原電池反應(yīng)，這種微電場(chǎng)會(huì)改變水的活性，使微晶體穩(wěn)定下來(lái)。 ； v=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 2）經(jīng)銅鋅合金和電氣石處理水質(zhì)表面張力降低。電氣石與銅鋅合金協(xié)同作用（圖 ）也是同時(shí)存在兩種晶型的碳酸鈣，但方解石 型碳酸鈣結(jié)晶度較低，文石型碳酸鈣結(jié)晶度高。 XRD 分析如下： 圖 銅鋅合金 （ 2h） 河北 工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 18 圖 電氣石（ 2h） 圖 銅鋅合金（ 8h） 分析發(fā)現(xiàn)，以上 4 個(gè)樣品主要由文石型碳酸鈣和方解石型碳酸鈣組成。呈柱狀斜型六面體晶體，截面為規(guī)則的六邊形，直徑約 12 微米。 銅鋅合金與電氣石對(duì)水垢形貌的影響 銅鋅合金作用時(shí)間對(duì)水垢形貌的影響 實(shí)驗(yàn)采用 10g 銅鋅合金作用 800ml[Ca2+][HCO3]為 500mg/L 實(shí)驗(yàn)溶液，分別作用 ， 1h， 2h， 4h， 6h， 8h，并編 號(hào) 16。 正交實(shí)驗(yàn)對(duì)水質(zhì)的影響 根據(jù)前期大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取質(zhì)量、比例、時(shí)間、電流四個(gè)可控因素，每個(gè)因素選取三個(gè)水平，可控因素如表 ： 表 銅鋅合金與電氣石協(xié)同作用機(jī)制研究因素與水平選取表 水平 因素 質(zhì)量（ g） 比例 時(shí)間（ h） 電流 (mA) 1 1: 1 2 10 1:2 2 3 1: 3 根據(jù)因素與水平的選取，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)表如表 ： 表 銅鋅合金與電氣石協(xié)同作用機(jī)制研究正交表 實(shí)驗(yàn) 因素 質(zhì)量（ g） 比例 時(shí)間（ h） 電流 (mA) 1 1: 1 2 1:2 2 3 1: 3 4 10 1: 2 5 10 1:2 3 6 10 1: 1 7 1: 3 8 1:2 1 9 1: 2 進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)后，對(duì)處理前后水質(zhì) pH 及電極電位進(jìn)行極差分析，如表、表 ： 河北 工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 15 表 銅鋅合金及電氣石陶瓷球處理對(duì)水質(zhì) pH 影響的極差分析 水平 因素 質(zhì)量（ g） 比例 時(shí)間（ h） 電流 (mA) T1 T2 T3 極差 表 銅鋅合金及電氣石陶瓷球處理對(duì)水質(zhì)電極電位影響的極差分析 水平 因素 質(zhì)量（ g） 比例 時(shí)間（ h） 電流 (mA) T1 T2 T3 極差 通過(guò)表 、表 可以分析出，對(duì) pH 極差分析中，質(zhì)量極差可以達(dá)到 ，電流極差可 以達(dá)到 。由于電氣石的電極性改變水的 pH 值 ,使其趨向于中性，因此經(jīng)銅鋅合金與電氣石共同 作用，水質(zhì) pH 值幾乎變化不大。 經(jīng)不同量銅鋅合金處理前后水質(zhì)表 面張力變化如圖 ： 圖 銅鋅合金質(zhì)量對(duì)水質(zhì)表面張力的影響 通過(guò)圖 可以看出：經(jīng)銅鋅合金處理后水質(zhì)表面張力降低，其中銅鋅合金為 10g 時(shí)表面張力降低最多。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 經(jīng)不同量銅鋅合金處理前后電極電位變化如圖 ： 圖 銅鋅合金質(zhì)量對(duì)水質(zhì)電極電位的影響 通過(guò) 可以看出： 銅鋅合金與水作用時(shí)，水質(zhì)電極電位均有下降。選取銅鋅合金質(zhì)量（以下簡(jiǎn)稱質(zhì)量）、銅鋅合金與電氣石陶瓷球比例（以下簡(jiǎn)稱比例）、作用時(shí)間、電流四個(gè)因素，并根據(jù)最佳條件每個(gè)因素選取 3 個(gè)水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。 ① 14燒杯中均加入 10g 銅鋅合金； ② 1燒杯中加入 20g 電氣石陶瓷球， 2燒杯加入 25g 電氣石陶瓷球這樣依次遞增 5g； ③ 與水作用 2h 后分別將銅鋅合金與電氣石陶瓷球取出， 14燒杯中水倒出300ml 至 58燒杯中放于內(nèi)熱管式阻垢儀進(jìn)行加熱?？刂齐娏鳛?，加熱兩小時(shí)，期間每隔十分鐘進(jìn)行依次補(bǔ)水。分裝進(jìn)六個(gè) 800ml燒杯中。 （ 3）設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，確定顯著因素 在前人大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)定 4 因素的第 2 水平為最佳銅鋅合金用量，最佳銅鋅合金與電氣石陶瓷球比例，處理 2h 溶液，電流 。表 。但是該方法污染環(huán)境，不符合目前倡導(dǎo)的綠色環(huán)保理念。目前電氣石在水處理方面已經(jīng)應(yīng)用于油田水處理、養(yǎng)殖場(chǎng)、印染廠 [22]等多個(gè)領(lǐng)域。電氣石使水活化，除了可使管壁、器壁吸附活化水分子之外，還使水中鈣離子、鎂離子和碳酸根受激發(fā)，使成垢物質(zhì)的微晶致畸，而成為絮團(tuán)狀沉渣， 在一定時(shí)間內(nèi)失去附壁能力。通式為 XY3Z6(BO3)3 Si6Ol8 (OH， O)3(OH， F)，具有自發(fā)極化遠(yuǎn)紅外輻射等性能。目前已在南非、韓國(guó)、日本等多個(gè)個(gè)國(guó)家推廣使用，并且得到了各國(guó)政府部門的大力支持。這些吸收來(lái)的電子主要被鎂、鈣和鐵等可以形成水垢和 鐵銹的離子所獲得，從而形成相對(duì)穩(wěn)定的物質(zhì)狀態(tài)。 b) PTH 水處理器 PTH 水處理器的主要化學(xué)成分為銅、鋅、錫、鎳等金屬 元素，它不但可改變水垢的晶體形態(tài)，還可將水中已經(jīng)存在的水垢和銹有效去除，而且不用安裝軟化除氧設(shè)備，無(wú)需停工檢查，這使整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命得到延長(zhǎng)。這是因?yàn)橹靥妓猁}在水中會(huì)呈現(xiàn)如下平衡： ? ? OCOHOC a COHCCa 2233 2 ??? 水 pH 值的升高會(huì)使此平衡向右移動(dòng)，所以經(jīng) KDF 濾料處理過(guò)的水系統(tǒng)與管道、循環(huán)池和換熱器等水系統(tǒng)相比更容易析出碳酸鈣，這就是 “鈣垢轉(zhuǎn)移 ”現(xiàn)象。 KDF 合金有效去除水中的重金屬離子，如鉛、銻、汞、銅、砷、鎳、鋁等時(shí)，重金屬離子被還原成了覆蓋于 KDF 合金表面的不溶性的金屬原子。（ 2）去除水中余氯和重金屬。在經(jīng)過(guò)銅鋅合金處理后，水質(zhì)的氧化還原電位會(huì)發(fā)生 變化，改變?cè)猩姝h(huán)境，使得大部分細(xì)菌難以生存。 目前世界上水處理行業(yè)中使用的銅鋅功能合金技術(shù)主要有兩種，即 KDF 濾料和 PTH 水處理器。 研究表明銅鋅合金對(duì)水的表面張力有降低的作用。 銅鋅合金阻垢技術(shù) 多元銅鋅合金阻垢主要基于電化學(xué)原理，合金中不同元素具有不同的電極電位，可以為形成原電池，改變水的結(jié)構(gòu)。同時(shí)檢測(cè)溶液中濃度的變化和器壁上晶粒的附著，對(duì)比兩種成核過(guò)程發(fā)生的機(jī)率，結(jié)果顯示了水垢誘導(dǎo)期的形核原因：一是溶液成核的機(jī)率遠(yuǎn)大于表面成核的機(jī)率，是主導(dǎo)的成核機(jī)制；二是晶粒開始附著在器壁上時(shí)，與器壁的附著力非常微弱。 [圖 (b)]如下圖所示：河北 工業(yè)大學(xué) 20xx 屆 本科畢業(yè)論文 3 圖 結(jié)垢的基本過(guò)程 水垢形成的最重要的物理過(guò)程包括 :離子在固體晶格生長(zhǎng)；晶體表面的成核；粒子聚集；粒子吸附在積垢面表面。大量的離子對(duì)相互聚集構(gòu)成較大的分子。 水垢生長(zhǎng) 機(jī)制 晶體的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為，溶液中快速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)相互碰撞結(jié)合成線體單元，到達(dá)一定程度后線體單元形成晶胚， 繼續(xù)生長(zhǎng)到一定程度晶胚形成微晶粒，即晶核。球霰石型為復(fù)三方雙錐晶體，文石型為斜方雙錐晶體，方解石為復(fù)三方偏三面型晶體。 本課題在前期工作基礎(chǔ)上研究銅鋅合金和電氣石如何在水中通過(guò)改變水質(zhì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用。例如 工業(yè)鍋爐 水中雜質(zhì)較多， 鈣鎂等鹽類受熱 蒸發(fā) ， 易在受熱面 積聚 [1]， 長(zhǎng)時(shí)間作用會(huì)影響受熱面?zhèn)鳠幔?引發(fā) 金屬受熱面過(guò)熱或是沉積物下腐蝕 [2]， 從而 影響鍋爐出力及使用 壽命 。 結(jié)果表明 800ml[Ca2+][HCO3]為 500mg/L的溶液經(jīng) 10g銅鋅合金處理后水質(zhì) pH 由 上升至 ，表面張力由未處理的 mN/m降低至處理后 ，電極電位由未處理的 下降至處理后 ；銅鋅合金可通過(guò)形成微小的原電池反應(yīng)使溶出的 Zn2+改變晶體生長(zhǎng)方向，電氣石的電極性可電解水分子 ,降低水分子締合度。二者協(xié)同作用時(shí)，電氣石激發(fā)水體活性，加強(qiáng)了 Zn2+溶出效果，對(duì)銅鋅合金原電池反應(yīng)起到強(qiáng)化作用，使水垢晶體易向文石型碳酸鈣轉(zhuǎn)化。 同時(shí) ，生活中坐便器與水長(zhǎng)期接觸也易生水垢，影響沖水效果，產(chǎn)生異味。通過(guò)檢測(cè)水中離子數(shù)目，水質(zhì)性能指標(biāo)變化，分析銅鋅 合金、電氣石對(duì)水質(zhì)影響。三方晶系和六方晶系之間有著密切的聯(lián)系，球霰石同時(shí)屬于這兩個(gè)晶系。在布朗運(yùn)動(dòng)中晶核不斷地相互碰撞，溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)一層一層在晶核表面有序排列，使小晶體不斷的變成大晶體。鰲合劑使離子對(duì)的形成復(fù)雜化 ,它能阻止或分散離子對(duì)的形成。以鍋爐為例結(jié)垢過(guò)程可分為誘導(dǎo)期、沉積物生長(zhǎng)期和穩(wěn)定狀態(tài)期。因而，晶核在溶液中形成后，當(dāng)晶粒尺寸尚不大時(shí)，很可能由于水分子撞擊等原因使小晶粒被撞離壁面。例如溶出的 Zn2+等。由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位