结垢是油田生产过程中经常遇到的问题,也是影响油田正常生产的一个主要问题。水垢几乎可以沉积在任何设备的表面上,且一旦形成,垢层会不断生长变厚,从而会使泵及管道等发生堵塞、热传导效率降低,并大大缩短仪器的使用寿命、增加运行成本等,严重时还会发生爆炸,引起停产等。添加阻垢剂是防止结垢最为有效的办法,目前广泛使用的阻垢剂多为含磷阻垢剂,而大量的磷会对环境带来严重的污染。因此,研发一种或多种绿色、高效的阻垢剂,是当今水处理系统亟待解决的问题。碳量子点(CQDs)自2004年被Xu等人首次发现以来,由于其具有良好的水溶性、光化学稳定性、催化活性、良好的生物相容性等特点,且碳源广泛、制备方法简单、成本低,已在光、电、催化、医学、生物成像等领域引起了广泛的研究。CQDs由碳质核心和表面基团两部分组成,其表面和边缘一般都键连着大量含氧官能团。与CQDs前驱体相比,CQDs中产生了大量的-COO-、-OH、-C=O-和—CH(O)CH—。而-COO-是抑制结垢的主要功能基团,聚羧酸盐类也是目前比较常用的阻垢剂,但其低分散性阻碍了其阻垢效率。因此,构建表面富含-COO-的CQDs,不仅可以充分利用CQDs零维纳米材料的优势,而且还能够兼具-COO-的阻垢功能,使CQDs具有良好的水溶性和阻垢性能,从而解决羧酸聚合物类阻垢剂难以分散的问题,提高阻垢效率。然而,目前却尚未有人将该方法应用在油田阻垢领域。本文以柠檬酸为前驱体,在不添加任何辅助试剂的基础上,通过热解法,碳化合成了—类全新的阻垢剂——柠檬酸碳量子点(CCQDs)阻垢剂。并通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计对所制得的CCQDs进行了基本的表征。根据广泛采用的《油田用阻垢剂性能评价方法》(SY/T5673-93)探究了不同碳化时间下的CCQDs对BaSO4和SrSO4的阻垢性能,并考察了体系酸碱性、温度、成垢离子浓度、矿化度对CCQDs阻垢剂阻垢效率的影响。结果表明不同碳化时间得到的CCQDs阻垢剂均能使BaSO4和SrSO4的阻垢效率达到100%,然而相同剂量下的柠檬酸的阻垢效率却为0。CCQDs的阻垢效率受体系pH和成垢离子浓度的影响较大,具有较好的耐温性、耐碱性和耐盐性。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪,研究了 CCQDs添加前后垢体的形貌、晶型以及分子结构的变化,初步探究了 CCQDs对BaSO4和SrSO4的阻垢机理。通过实验结果可以推测出CCQDs能够与Ba2+和Sr2+螯合,且能够吸附在BaSO4和SrSO4晶体表面的活性位点上,从而抑制垢的形成和生长,进而达到阻垢效果。