海水中碳酸钙结晶特性的研究-化学工程专业论文.docxVIP

河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 海水中碳酸钙结晶特性的研究 海水中碳酸钙结晶特性的研究 i i PAGE PAGE iv 海水中碳酸钙结晶特性的研究 摘 要 本文对碳酸钙结晶过程分别进行了热力学和动力学方面的研究，在热力学方面对淡水 中碳酸钙溶解度和超溶解度进行了研究；在动力学方面通过各种因素对碳酸钙结晶特性的 影响，分别在淡水体系和海水体系中对碳酸钙结晶过程进行了动力学模拟。 测定了碳酸钙在不同条件淡水中的溶解度，发现：碳酸钙在淡水中的溶解度很小，随 反应温度的升高而降低，随溶液 pH 值的增大而降低，当溶液的 pH 值在 10 以上时，碳酸 钙的溶解度几乎为零。 采用电导率法测定了碳酸钙在淡水中的超溶解度，并绘制了相应的介稳区，对 pH 值、 搅拌速率、溶液流加速率对介稳区的影响进行了系统的研究。结果表明：随着 pH 值、搅 拌强度、溶液流加速率的增大，碳酸钙的介稳区均变窄，但是作为难溶盐，碳酸钙存在相 对较宽的介稳区。 研究了淡水中碳酸钙的结晶动力学，使用分级模型回归出实验结果，建立了淡水中碳 酸钙成核和晶体生长动力学模型。研究发现：淡水中碳酸钙晶体属于单斜晶系，在双加料 方式的反应结晶过程中，悬浮密度是碳酸钙成核速率的主要影响因素，同时碳酸钙的晶体 生长速率相对于其它结晶物系来说较为缓慢。 研究了海水中碳酸钙结晶动力学，建立了海水中碳酸钙成核和晶体生长动力学模型。 研究发现：海水中碳酸钙晶体属于正交晶系，在单加料反应结晶过程中，搅拌强度是碳酸 钙成核速率的主要影响因素，碳酸钙晶体的粒径随搅拌强度的增大而减小，随溶液流加速 率的增大而减小。 关键词：碳酸钙，结晶热力学，结晶动力学，成核，晶体生长 CRYSTALLINE PROPERTIES OF CALCIUM CARBONATE IN SEAWATER ABSTRACT In our paper the crystallization thermodynamics and kinetics of calcium carbonate have been intensively studied, involving the measurement of solubility and supersolubility of calcium carbonate in fresh water, and the dynamic simulation of crystal nucleation in both fresh water and seawater in the basis of the effects of various factors on crystallization characteristics of calcium carbonate. The solubility of calcium carbonate in fresh water with different conditions has been measured. It was found that in fresh water the solubility of calcium carbonate was quite small, and decreased with the increase of temperature or pH value. The solubility is almost zero when the pH value is above 10. Supersolubility of calcium carbonate in fresh water has been measured by conductivity method and the corresponding metastable zone has been plotted, on which the effects of pH value, stirring speed and solution flow rate have been considered. The results showed that the metastable zone of calcium carbonate would become narrower with the increase of pH value, stirring speed or solution flow rate. However, as one of insoluble salts, calcium carbonate possessed a relatively wide metastable zone. The crystal