本文运用晶体生长动力学、电位pH滴定、晶体表面形貌的现代仪器分析等实验方 法，通过九种阻垢剂对碳酸钙、硫酸钙结晶成核及生长过程动力学的影响研究和溶液 中阻垢剂与成垢离子间相互作用规律的配位化学研究，探讨了循环冷却水中阻垢剂对 钙垢的阻垢作用的内在规律和作用机理，并用现代超分子化学理论，从相对系统和全 面的角度，对目前较为零散且不统一的有关低限量效应及阻垢作用机理的各种可能解 释，进行了新的超分子化学的初步诠释和探讨。具体内容包括以下几个主要部分： 一.利用自编的计算机程序对不同形态碳酸钙在各种条件下的溶解度进行了计算， 并讨论了阻垢剂浓度、溶液初始pH值、阻垢剂种类对增溶作用的影响；用诱导期方法 研究了碳酸钙成核及结晶生长过程的动力学，在不加晶种和预加晶种的不同条件下， 通过加阻垢剂前后碳酸钙结晶诱导期的变化比较，得到了各种阻垢剂对碳酸钙垢阻垢 性能的优劣顺序，讨论了阻垢剂浓度、聚电解质阻垢剂的分子量、阻垢剂的结构对碳 酸钙结晶成垢过程的影响；研究了预加晶种条件下，加阻垢剂前后硫酸钙在过饱和溶 液中结晶生长的动力学，探讨了阻垢剂浓度、溶液pH值、温度等因素对诱导期的影响； 研究了上述阻垢剂对碳酸钙、硫酸钙晶体表面的吸附作用规律，证实了其吸附作用符 合Langmuir等温吸附作用特征。关于上述阻垢剂对碳酸钙、硫酸钙结晶成核及生长动 力学全过程的研究尚未见文献报道。 二.用电位滴定法研究了ATMP、AMPS、PBTCA等简单阻垢剂分子及PAA、PMAAA等 聚羧酸阻垢剂分子在溶液中的解离过程，并研究了它们与成垢离子在水溶液中的配位 化学作用，利用先进的BEST计算程序处理滴定结果，通过恰当配位化学模型的建立， 首次较为系统地研究并得到了上述各种阻垢剂的各级解离常数以及它们与钙离子、镁 离子间形成的各级配合物的稳定常数，并进一步得到了溶液中各物种在不同pH条件下 的形态分布。 三.用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、扫描电镜等现代分析技术，分析 了加阻垢剂前后碳酸钙、硫酸钙晶体的形貌及表面特征变化，证明了阻垢剂对碳酸钙、 硫酸钙成垢晶体表面存在吸附作用，阻垢剂对成垢晶体形貌能产生显著的歪曲和畸变 作用。 四.对水溶液中阻垢剂的低限量效应及阻垢作用机理，首次尝试运用现代超分子化 学理论进行了初步诠释，为超分子化学理论在阻垢作用机理研究中的应用做了探索。 关键词：阻垢机理，碳酸钙，硫酸钙，循环冷却水，晶体生长动力学，电位滴定，配位化学， 稳定常数，超分子化学