本文主要研究铜锌合金对锅炉内壁表面水垢的阻垢机理,铜锌合金主要利用微电池反应生成的锌离子及自由电子两影响因素进行阻垢,因此分别建立实验系统研究锌离子和自由电子的阻垢机理及铜锌电极原电池反应。利用EDTA滴定法、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了锌离子对硬水结垢行为的影响,并讨论锌离子的阻垢机理。结果表明:硬水的结垢动力学满足幂函数规律,锌离子没有改变硬水的结垢动力学机制,会与碳酸根及水反应生成碱式碳酸锌,碱式碳酸锌会影响碳酸钙的结晶形核,进而改变了文石向方解石转化的相变的进行限度,令碳酸钙晶核生长过程发生改变,抑制了疏松的文石向致密的方解石转化的过程。锌离子阻垢效果并非永久能力,具有时效性,静态情况下,24小时后锌离子会失去阻垢能力,水垢晶体生长过程恢复正常。随着锌离子浓度的升高,其阻垢能力会越来越强,但并非浓度越高越好。锌离子质量浓度超过10 mg/L后会引起大部分锌离子优先于钙离子与碳酸根反应,生成碳酸锌沉淀,导致锌离子失去阻垢能力。利用EDTA滴定法和X射线衍射(XRD)研究了自由电子对硬水结垢行为的影响,并分析了自由电子的阻垢机理。结果表明:一方面,水溶液中,运动中的自由电子会轰击碳酸钙晶核,令其能量升高,改变其相变驱动力,水垢晶体类型由方解石变为文石及球霰石,并且随着相变驱动力的改变,溶液中水垢的溶解度也会增加,溶解部分水垢。另一方面,部分自由电子会轰击到构成氢键的水分子聚合体上,水分子中部分电子会被激发,从低能轨道跃迁到高能轨道,引起水分子电位能的损失、电位下降,令水分子与容器壁的电位差减小,水中溶解的盐类离子因静电力减弱难以附着于容器壁。同时,部分运动中的电子还会令少许水分子聚合体的氢键发生断裂,增加了溶液对盐类的溶解度。利用X射线衍射(XRD)研究了铜锌电极原电池反应。结果表明:铜锌电极原电池反应的动力学满足幂函数规律,铜锌合金微电池反应具有时效性,其反应时间为36小时。阴、阳极表面积比例对微电池反应速率有决定性作用,具有较大表面积的阴极可以在实验初期加快微电池反应,但会加速阳极的氧化,极大降低实验后期微电池反应速率。较小表面积的阴极虽然可以减缓阳极的氧化速度,但反应结束后阳极消耗较少,降低其阻垢能力。铜、锌电极表面积比例为1:1时阻垢性能最佳。另外,溶液硬度也会对原电池反应速率造成一定影响,硬度越高,初期原电池反应速率越快,但实验结束后,对阳极消耗程度无明显影响。