脉冲和直流电场下阴极结构对CaCO_(3)结晶的影响

摘要

电化学诱导循环水系统中的Ca^(2+)在阴极板上以CaCO_(3)的形式沉积,表现出良好的水软化效果。开展阴极板上CaCO_(3)结晶行为的研究有助于提高水软化效率。为探究极板结构和电场形式对CaCO_(3)结晶行为的影响,采用7种不同结构的阴极,分别研究脉冲电场和直流电场中CaCO_(3)的结晶行为。从宏观角度分析不同电场形式下各阴极表面的CaCO_(3)结晶速率,从微观角度分析各阴极表面的CaCO_(3)结晶性质。用高倍光学显微镜对CaCO_(3)显微结构进行表征,通过X-射线衍射仪(XRD)对CaCO_(3)结晶成分进行分析。实验结果表明,随着时间的延长,极板的结晶量增加。电场形式对碳酸钙的晶型和形貌有重要影响,在脉冲电场影响下,碳酸钙形貌变得疏松,文石质量分数增加3.15%~26.51%,10 h内Ca^(2+)去除量可提高10%,单位能耗较直流电场的能耗降低19.82%。网孔的形状和大小会影响CaCO_(3)结晶的形貌及电化学水处理装置的工作效率。综合考虑装置的单位能耗和Ca^(2+)去除量,使用网孔尺寸为1 mm×3 mm的极板时电化学水处理装置的性能最好。