阻垢劑影響方解石晶體生長機(jī)制的分子動力學(xué)研究.pdf

1、通過添加阻垢劑來抑制難溶性鹽類結(jié)晶析出的化學(xué)法，因其方便、經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水、海水淡化、鍋爐、地?zé)豳Y源開發(fā)以及油氣田生產(chǎn)開采等眾多工業(yè)部門，但因涉及擴(kuò)散、吸脫附、晶體生長以及配位等復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其機(jī)理尚未搞清楚。國內(nèi)外阻垢劑的研發(fā)及性能評定仍依賴于實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)外推法，易造成時(shí)間、人力、物力的浪費(fèi)，因此迫切需要理論的指導(dǎo)。本文通過計(jì)算機(jī)模擬的方法，從理論上分析探討了阻垢劑與方解石晶面相互作用的機(jī)理，以期為新型阻垢劑的

2、設(shè)計(jì)與開發(fā)提供理論指導(dǎo)。鑒于目前市場上廣泛使用的聚羧酸類阻垢劑，本文模擬了其與方解石晶面的相互作用。結(jié)果表明，聚丙基丙烯酸甲脂(PPA)能有效地阻止Ca<'2+>、CO<,3><'2->在方解石晶面的吸附，從而達(dá)到阻垢的效果，且其中部鏈基阻垢效果比端部鏈基阻垢效果好。本文還對不同聚合度(n=1～10)的PPA分子與方解石晶面的相互作用進(jìn)行了比較，研究表明，PPA分子的阻垢性能隨著聚合度的增加而增大，其中聚合度為8的PPA分子的阻垢性能最

3、佳，當(dāng)聚合度大于8時(shí)PPA分子在反應(yīng)過程中的形變較大，但阻垢效果有所下降。 金屬離子對碳酸鈣垢晶的成核及生長具有顯著影響。在水溶液中存在的眾多離子中(Mg<'2+>、Ba<'2+>、Mn<'2+>、Sr<'2+>)，以Mg<'2+>對碳酸鈣結(jié)晶影響的研究最為廣泛，但采用的都是實(shí)驗(yàn)方法。本文采用分子動力學(xué)方法模擬了方解石晶體兩個(gè)晶面在相同的條件下(同一晶面上各離子的初始位置相同、模擬的外界條件相同)與Mg<'2+>及Ca<'2+>