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“ Technologies”包括Nucleation Assisted Crystallization ”核輔助結晶技術，HRCC 是在此基礎上設計，安裝，建造，維護，運營和服役的。這是一種綠色環(huán)保技術，它無需使用鹽，磁鐵，電力或者模板設備。

2.1 HRCC 概述

2.1.1 定義

CALE水垢 PREVENTION預防 Ca(HCO3)2SOLUBLE可溶性轉變暫時性硬水成為:

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藥劑就可以改變防垢效率的材料。它參與反應并且把硬度轉變?yōu)闊o效的和無害的晶體。

2.1.2 Nucleation Assisted Crystallization ”核輔助結晶技術

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

反應發(fā)生在HRCC 涂了鈣和陶瓷球的玻璃狀表面上。反應物被吸附在催化劑HRCC 碎玻璃狀表面的“活性位點”上。這些反應物通過物理吸附，非�！拔⑷酢钡母街贖RCC 表面。當反應物的濃度升到彼此非常接近時，就會削弱反應物內(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 玻璃狀表面的反應物Ca(HCO3)2化學吸附/物理吸附）必須足夠強大以能夠盡快的分離反應物離子，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現(xiàn)。工業(yè)上所有其他的有用材料都需擴展，并且在催化劑表面的活性位點都非常少。這大大降低了反應效率。

2.1.4 HRCC 失效

活性位點：因為在離子水平，Ca2+結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，因為他們比那些粗糙擴展的有更的效率。

關鍵：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，因為它們會附著在HRCC 表面的活性位點上。大大降低了HRCC 的效率，特別是在效的HRCC 催化劑位點上的Ca(HCO3)2雜質(zhì)更強，將會   和反應物離子產(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 設計基礎

2.2.1 基于科學事實

首先科學是基于如下對于世界的描述：

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

并且設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)” 

可以試驗說明

H2O是一種中性的氧化物，因為它的PH是7,理論上，氧/水合質(zhì)子離濃度與氫氧根離子濃度相當

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

對于一個非常光滑的表面吸附強度是非常重要的，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 

在這個反應中，水實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 科學公理

1．水的化學行為，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事實。

2.2.3 試驗證明

HRCC處理提供了一種可以試驗的說明，這種說明可以被測試驗證

鈣鎂化合物的溶解性以及他們的反應

 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 工作機制

注意要點：

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

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 預防結垢的基本原則：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。因為在HRCC 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417.95ppm（mg/L）的臨時硬度。417.95ppm的值來自于標準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 設置壓力容器或者測試柱

壓力容器（或測試柱）的體積應該小是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；

必須保持進水40℃；

測試時間: 強烈建議運行這個測試兩天，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，因為他們充當成核位點的快速結晶過程。因此，建議運行這些水兩天，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。

這里有一個關鍵點要注意（很多人把他們HRCC 處理后的水進行常規(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，因為鈣鎂離子被鈉離子取代了。

2. HRCC 

現(xiàn)在要考慮HRCC的工作機制，這個工作機制是：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計的硬度測試對于HRCC 將給出否定的結果。

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，水的硬度的架構被打開，轉換為亞微米晶體，純水和二氧化碳：Ca(HCO3)2 + HRCC  = CaCO3 + H2O + CO2，當硬水流經(jīng)HRCC 時，處理后的水中有大量的二氧化碳氣泡冒出（可以通過肉眼觀察到）。

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。現(xiàn)在可以用相同的方式對HRCC 處理水進行測試。

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，因為晶體是電中性的，在其表面不會形成任何強烈的化學鍵結合。

 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（在我們的實驗室中，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

其他自己設計的可以觀測到其形象的測試。

2.3.5 HRCC 應用技術參數(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，有如下結論：單