为保证低温多效蒸馏海水淡化系统稳定操作,多采用添加阻垢剂方法控制垢的形成。在蒸发温度70℃,盐水质量分数8%,喷淋密度0.06ks/(m·s)条件下,实验研究了Ca2+损失率随阻垢剂添加量变化的规律。
当阻垢剂添加量小于5mg/L时,随着阻垢剂添加量的增加Ca2+损失率减小。当阻垢剂添加量超过5mg/L,继续增加阻垢剂添加量,ca2+损失率没有明显变化趋势。阻垢剂添加量较小时,阻垢剂本身极易与水中的成垢阳离子形成稳定可溶的络合物,阻垢剂的羧基等基团会提高晶体粒子表面电荷密度,增加粒子间相互排斥,从而降低垢结晶速度。添加阻垢剂既提高了碳酸钙等晶体析出的过饱和度,也减少了钙离子同碳酸根、硫酸根等离子结合沉淀的可能。当阻垢剂量达到一定程度后,继续添加阻垢剂,可能使已形成的稳定络合物胶体发生沉淀,降低阻垢效果。故在一定范围内增加阻垢剂添加量可有效改善阻垢效果。
提高蒸发温度可增加系统换热系数,有利于过程传热。在盐水质量分数8%,喷淋密度0.06kg/(m·s),阻垢剂添加量0和5mg/L条件下,研究了Ca2+损失率随蒸发温度变化规律。从实验结果可以看出在其他条件不变时,随着蒸发温度的的增加,ca2+损失率变大。当温度升高时,溶液中离子运动更加剧烈,成垢离子间碰撞结合的概率增加,更易形成晶核析出,而碳酸钙和硫酸钙都是对温度负溶解度的难溶盐,溶解度随温度的上升而下降。当提高温度时,碳酸钙和硫酸钙盐晶体更易形成析出,溶液中Ca2+损失率增加。
加入阻垢剂后,阻垢剂溶于水后发生电离,生成带负电性分子链,与ca2+结合形成络合物或螯合物,从而增加了微溶盐在水中的饱和溶解度,减少了钙离子同碳酸根、硫酸根等离子结合沉淀,减小Ca2+损失率,减小结垢趋势。在蒸发温度80℃时,加入5mg/L阻垢剂可使Ca2+损失率较不添加阻垢剂时下降约18%。