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“ Technologies”包括Nucleation Assisted Crystallization ”核輔助結(jié)晶技術(shù)，HRCC 是在此基礎(chǔ)上設(shè)計，安裝，建造，維護(hù)，運(yùn)營和服役的。這是一種綠色環(huán)保技術(shù)，它無需使用鹽，磁鐵，電力或者模板設(shè)備。

2.1 HRCC 概述

2.1.1 定義

CALE水垢 PREVENTION預(yù)防 Ca(HCO3)2SOLUBLE可溶性轉(zhuǎn)變暫時性硬水成為:

碳酸鈣        +        純水        +        二氧化碳

CaCO3          +          H2O         +        CO2

HRCC 是一種不需要再生和任何化學(xué)藥劑就可以改變防垢效率的材料。它參與反應(yīng)并且把硬度轉(zhuǎn)變?yōu)闊o效的和無害的晶體。

2.1.2 Nucleation Assisted Crystallization ”核輔助結(jié)晶技術(shù)

核輔助結(jié)晶是不同于其他的水結(jié)晶的結(jié)晶工藝。是一種固態(tài)和水或者氣/溶液反應(yīng)。

反應(yīng)發(fā)生在HRCC 涂了鈣和陶瓷球的玻璃狀表面上。反應(yīng)物被吸附在催化劑HRCC 碎玻璃狀表面的“活性位點(diǎn)”上。這些反應(yīng)物通過物理吸附，非�！拔⑷酢钡母街贖RCC 表面。當(dāng)反應(yīng)物的濃度升到彼此非常接近時，就會削弱反應(yīng)物內(nèi)部原始的分子鍵，伴隨著“卓有成效”的碰撞的巨大成功離子在瞬間被分開。

碳酸氫根離子以HCO3表示 

 Ca(HCO3)2      CaCO3+ H2O + CO2

不溶的碳酸鈣，純水和CO2氣體，并且在HRCC 表面與碳酸根CO32-離子作為集體，獲得兩個質(zhì)子形成

H2O + CO2+ Ca2+

這些物質(zhì)可以從HRCC 表面分離下來，在這個公式中CO2作為飽和CO2與Ca開始核結(jié)晶過程，并終形成晶體。

2.1.3 HRCC 功能

附著于催化劑HRCC 玻璃狀表面的反應(yīng)物Ca(HCO3)2化學(xué)吸附/物理吸附）必須足夠強(qiáng)大以能夠盡快的分離反應(yīng)物離子，但是又足夠處理所有的離子，并且這些產(chǎn)物可以從HRCC 表面“脫離”，它被稱之為脫附過程。

Nucleation 成核現(xiàn)象                 Adsorption 吸附

Assisted 輔助                            Desorption 脫附

Crystallization 結(jié)晶                   in one process 在同一過程中

在HRCC  Nucleation Assisted Crystallization ”過程中會使用價格昂貴的陶瓷微球。催化劑表面的玻璃狀涂層是非常特殊的，但是它卻保證了可以提供大的表面積，因此它擁有的反應(yīng)效率。這也就意味著HRCC 催化劑必須具備物理支持，可以通過分布著耐溫的陶瓷微球的玻璃狀表面來實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上所有其他的有用材料都需擴(kuò)展，并且在催化劑表面的活性位點(diǎn)都非常少。這大大降低了反應(yīng)效率。

2.1.4 HRCC 失效

活性位點(diǎn)：因?yàn)樵陔x子水平，Ca2+結(jié)晶方面可能會有微小的瑕疵，因此并不是介質(zhì)的所有表面都是有效的。對于任何的催化劑表面，他們都期望有一個裂面，因?yàn)樗麄儽饶切┐植跀U(kuò)展的有更的效率。

關(guān)鍵：在任何情況下都要盡量避免HRCC 催化劑失效。

 銅和含量的鐵可能會造成這些影響，因?yàn)樗鼈儠街贖RCC 表面的活性位點(diǎn)上。大大降低了HRCC 的效率，特別是在效的HRCC 催化劑位點(diǎn)上的Ca(HCO3)2雜質(zhì)更強(qiáng)，將會   和反應(yīng)物離子產(chǎn)生巨大的競爭。 

 硫化氫類會毒害HRCC 介質(zhì)，所以要防止水里面含硫。

 商業(yè)系統(tǒng)好3年更換一次。

2.2 設(shè)計基礎(chǔ)

2.2.1 基于科學(xué)事實(shí)

首先科學(xué)是基于如下對于世界的描述：

通過可以測量的事實(shí)，【數(shù)據(jù)】，以及可以試驗(yàn)的構(gòu)想去說明硬水是如何工作的。

并且設(shè)定鈣和鎂的化合物都用M表示 = 金屬鈣和鎂都位于第二列（元素周期表），有相識的性質(zhì)” 

可以試驗(yàn)說明

H2O是一種中性的氧化物，因?yàn)樗腜H是7,理論上，氧/水合質(zhì)子離濃度與氫氧根離子濃度相當(dāng)

2H2O ? (H3O+)    +   (OH-) 這是一個科學(xué)存在的事實(shí)

對于一個非常光滑的表面吸附強(qiáng)度是非常重要的，并且HRCC 擁有一個玻璃狀的表面。

水 ? 氧離子/水合質(zhì)  +  子氫氧根離子 

在這個反應(yīng)中，水實(shí)際上是同時作為酸和堿存在的，一個水分子酸提 供一個質(zhì)子給另一個水分子，使得該水分子變成一個氧鎓離子（水合質(zhì)子）， 同時另一個水分子（堿）同時獲得一個質(zhì)子！

因此，水是一種兩性氧化物： 它既是反應(yīng)中質(zhì)子的提供者，同時也是質(zhì)子的接受者。

現(xiàn)在，碳酸氫根離子HCO3-可以作為一種碳酸根離子同時既是酸又是堿或者說既是堿又是酸，這種現(xiàn)象稱之為兩性。

HCO3-作為一種堿，接受來自酸的一個質(zhì)子。

HCO3-  +  OH-                     H2O   +    CO2

HCO3-作為一種酸釋放一個質(zhì)子給氫氧根離子堿基。

2.2.2 科學(xué)公理

1．水的化學(xué)行為，在自然規(guī)律作用下

（H+）氫離子 + （OH-）氫氧根離子 = 水（H2O）

2．每一個水垢發(fā)生的背后都有一個原因和影響的關(guān)系

 可能有人會問，這些水垢來自哪里？

 引起水垢的根本原因是什么？

 原因

水 + 二氧化碳 + 鈣 + 鎂 + 氧化劑+ 氫氧根 +碳酸氫根，造成的水的硬度被稱作為暫時硬度。H2O + CO2+ Ca + Mg + O + OH + HCO3飽和后形成Ca(HCO3)2 

暫時硬度的存在是一個科學(xué)事實(shí)。

2.2.3 試驗(yàn)證明

HRCC處理提供了一種可以試驗(yàn)的說明，這種說明可以被測試驗(yàn)證

鈣鎂化合物的溶解性以及他們的反應(yīng)

 注解：CO2(aq.)溶液有時候被稱作為碳酸H2CO3，但是這并不是真的存在的！

 CO2(aq.) + H2O ? H+(aq.) + HCO3-(aq.)

這些是導(dǎo)致水垢和堿性溶液的主要原因 

碳酸鈣和碳酸鎂都不溶于水，但是他們實(shí)際上溶于酸。

水的PH不變，并且水的堿度也不變。 

2.3 使用方法

2.3.1 HRCC 工作機(jī)制

注意要點(diǎn)：

l HRCC 濾料作為防垢介質(zhì)的目標(biāo)只是暫時水硬度（僅僅是碳酸氫鹽而已！），但這是結(jié)垢的主要原因。

l HRCC 不會對永久硬度起作用（如：硫酸鹽，氯化物，硅酸鹽，磷酸鹽等）

l HRCC可以替代離子交換樹脂，但其本身不是離子交換樹脂。 

l HRCC 不交換給水的任何離子。

l 預(yù)防結(jié)垢的基本原則：HRCC 的一功能是通過將造成水的暫時硬度的鈣和鎂的碳酸氫鹽轉(zhuǎn)換為亞微米的晶體（碳酸鈣和碳酸鎂），防止形成任何水垢，從而以中和碳酸氫鹽水的硬度。

與離子交換樹脂的功能對比：

注意：

1.  軟化水：通過用鈉置換水中的鈣和鎂，從而使得碳酸氫鈉溶解于處理后的水中。 

2. 是否 HRCC “軟化”了硬水？

 沒有。它不會軟化硬水。它限制水的硬度以使其不形成水垢。

3. TDS（溶解總固體）是否發(fā)生了改變？

沒有。因?yàn)樵贖RCC 處理前后，鈣和鎂的濃度仍然相同，因此TDS沒有改變。

2.3.2 確定HRCC 使用量

1. 確定 HRCC  的體積（L）

要求輸入?yún)?shù)：

A. 水的硬度（以mg/L或者ppm計）

B. 流量

對于他們的單位選擇以及正確的取值是非常重要的。（詳見具體計算）

HRCC 量的計算近似于直線函數(shù)，3L HRCC 可以處理1m?/h的流量，可以處理達(dá)417.95ppm（mg/L）的臨時硬度。417.95ppm的值來自于標(biāo)準(zhǔn)25°dH（德國水的硬度單位）。

2. 對于給定HRCC 的量，來確定流量

相反的，對于處理所用的量的HRCC 介質(zhì)也可以確定處理流量

要求輸入?yún)?shù)：

A.水的硬度（以mg/L或者ppm計）

B. HRCC  的體積

2.3.3 設(shè)置壓力容器或者測試柱

壓力容器（或測試柱）的體積應(yīng)該小是HRCC 介質(zhì)體積的5-7倍，去制做HRCC 的浮動床，這樣HRCC 介質(zhì)可以在流量的沖擊下自由移動。

流動方向： HRCC  必須是逆流設(shè)置。

2.3.4 測試程序和性能測定

如果它是地下水或地表水，則需要預(yù)處理系統(tǒng)；

根據(jù)每次測定，必須保持流量穩(wěn)定；

系統(tǒng)必須是逆流工作；

必須保持進(jìn)水40℃；

測試時間: 強(qiáng)烈建議運(yùn)行這個測試兩天，每天間隔幾小時。

原因: HRCC 介質(zhì)球有玻璃一樣的涂層。這個球在吸附一定量的水后會膨脹，表面的玻璃涂層會產(chǎn)生裂紋。這些裂紋增加了性能，因?yàn)樗麄兂洚?dāng)成核位點(diǎn)的快速結(jié)晶過程。因此，建議運(yùn)行這些水兩天，以使這些材料可以充分的發(fā)揮出佳性能。

2.3.4 HRCC 處理水測試

由于HRCC 的工作機(jī)制與傳統(tǒng)的離子交換樹脂有很大不同，人們卻總是想用相同的測試來確定水的硬度含量。

這里有一個關(guān)鍵點(diǎn)要注意（很多人把他們HRCC 處理后的水進(jìn)行常規(guī)測試，因此無法看到任何硬度的變化）

1. 傳統(tǒng)的離子交換

對于常規(guī)的離子交換樹脂，硬度改變是Ca(HCO3)2 + IER = 2NaHCO3 

硬度測試方法對傳統(tǒng)的離子交換處理水進(jìn)行性能測試時，它測試的是硬水中陽離子鈣鎂的含量。他給與否定，因?yàn)殁}鎂離子被鈉離子取代了。

2. HRCC 

現(xiàn)在要考慮HRCC的工作機(jī)制，這個工作機(jī)制是：Ca(HCO3)2 + HRCC = CaCO3 + H2O + CO2

CaCO3是不形成水垢的亞微米形式。很明顯，鈣和鎂仍然在處理后的水中，保持和處理前相同的量（TDS不發(fā)生變化，沒有離子交換）。因此，那些為離子交換樹脂設(shè)計的硬度測試對于HRCC 將給出否定的結(jié)果。

然而，這里有一些簡單的現(xiàn)象，可以通過視覺來直觀的判斷出HRCC 的性能。

A. 視覺判斷

CO2： 如公式中所展示的，水的硬度的架構(gòu)被打開，轉(zhuǎn)換為亞微米晶體，純水和二氧化碳：Ca(HCO3)2 + HRCC  = CaCO3 + H2O + CO2，當(dāng)硬水流經(jīng)HRCC 時，處理后的水中有大量的二氧化碳?xì)馀菝俺觯ǹ梢酝ㄟ^肉眼觀察到）。

B. 肥皂水測試

一個簡單的肥皂水測試，可以用來觀察HRCC 性能，并且可以和軟水做對比。肥皂很難在硬水中形成泡沫，這是一種傳統(tǒng)的對軟化水檢測的基本方式�，F(xiàn)在可以用相同的方式對HRCC 處理水進(jìn)行測試。

C. HRCC 形成碳酸鈣晶體

 所形成的亞微米晶體顆粒仍然懸浮在處理后的水中，但不會在疏水管道中形成水垢等，因?yàn)榫w是電中性的，在其表面不會形成任何強(qiáng)烈的化學(xué)鍵結(jié)合。

 亞微米碳酸鈣CaCO3晶體是非常穩(wěn)定的，可以作為人體必需的礦物質(zhì)被直接消耗掉，并且他們對環(huán)境是有益的。

 所形成的的晶體對于溫度的變化也是非常穩(wěn)定的，直到溫度達(dá)到360℃之前都會以穩(wěn)定的碳酸鈣晶體形式存在，過360℃之后才會分解為方解石形式。

 亞微米碳酸鈣CaCO3晶體用肉眼看不到。

 該晶體可以被過濾器表面過濾掉，在其表面可以觀察到類似的針狀晶體（文石類型）成增長模式（在我們的實(shí)驗(yàn)室中，按照在HRCC 后面的20um的過濾器上可以觀察到）。這類  似于生物礦化過程，如同珊瑚礁的形成。

 亞微米碳酸鈣CaCO3晶體溶于酸。

D. 其他自制的測試

其他自己設(shè)計的可以觀測到其形象的測試。

2.3.5 HRCC 應(yīng)用技術(shù)參數(shù)

* HRCC 也可以效率的從水中去除鐵。請與我們聯(lián)系。

2.4 HRCC 與離子交換的對比分析

綜合對比 HRCC 與離子交換樹脂，有如下結(jié)論：單