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虽说地球表面水资源丰富,但可供人类使用的淡水资源却相对短缺。淡化海水已经成为解决淡水资源相对短缺的重要方法。海水淡化过程中却伴随着钙垢的生成。钙垢的生成不仅降低了仪器设备的传热效率,造成产量下降,而且还会造成仪器设备局部腐蚀,更严重者甚至会造成爆炸。防止或抑制海水淡化过程中硫酸钙垢的形成是相关行业极需解决的实际问题。解决这一问题最有效的方法是加入阻垢剂。所以研制一种新型的阻垢剂具有重要的现实意义以及巨大的直接经济效益。首先本文以柠檬酸为原料通过高温分解再聚合的方法成功地合成了羧基修饰碳量子点阻垢剂。合成的羧基修饰碳量子点通过高分辨率透射电子显微(HRTEM)观察,观察到其粒径大约为2-8 nm。从HRTEM可以知道其晶格条纹间的距离为3.6A,这个结果也可以从羧基修饰碳量子点的X射线衍射峰得到证实。通过XPS和FTIR的测试发现羧基修饰碳量子点表面具有大量的羧酸基团。羧基修饰碳量子点经过荧光分光光度计表征发现其最大激发波长为360 nm,而且其热解时间为30h下的羧基修饰碳量子点的荧光强度最强。其次依照国标GB/T16632-2008分别对热解10h,20h,30h,40h的羧基修饰碳量子点进行了静态阻垢效果的测试,其中在相同浓度的情况下,30 h的羧基修饰碳量子点的阻垢效果最佳。所以本文只对热解30 h的羧基修饰碳量子点进行了温度、pH、钙离子浓度等因素对阻垢效果的影响进行了考虑。通过对柠檬酸和羧基修饰碳量子点阻垢效果的对比可以知道柠檬酸经过高温热解处理其阻垢效果得到显著的提高。通过测试可知,羧基修饰碳量子点阻垢剂在中低温且偏碱性的环境下阻垢效果显著。最后通过SEM和XRD对硫酸钙垢的表征推测了羧基修饰碳量子点阻垢剂阻垢机理。布朗运动加剧了羧基修饰碳量子点和钙离子结合。羧基修饰碳量子点表面的羧酸基团和钙离子螯合增加了钙离子在溶液中的溶解度。还有一部分羧基修饰碳量子点吸附到硫酸钙微晶表面使得硫酸钙晶型发生畸变,从而达到阻垢的目的。