在给水系统中,结垢是一个常见而耗资的问题,全球每年用于垢的清洗和结垢引起的热能损失耗资达百亿美元。在节能与环保成为世界两大主题的今天,开发绿色防垢技术具有广阔的市场应用前景。本工作应用新型铜锌合金和功能矿物陶瓷材料制备锅炉水处理活化床,实现水垢晶体结构的微观调控,抑制锅炉硬垢的形成;建立锅炉水垢晶体生长动力学模型,探索锅炉水处理用活化床的节能与环保性能评价方法。本工作首先建立了一种模拟锅炉系统,然后在进水管路中安装由功能矿物陶瓷材料和多种铜锌合金元件组成的水处理活化床,测定水质硬度、碱度、电导率、pH值和氧化还原电位等参数,研究活化床-锅炉水体系中Ca2+、Mg2+、Zn2+、CO32-、HCO3-等离子的相互作用及转移规律,以及水的蒸汽产量;最后对所结水垢样品进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)及粒径分析,研究活化床对水垢晶体形态的影响。结果表明,铜锌合金在锅炉水系统中,由于发生电化学反应,锌离子溶出,水中锌离子浓度增大;在CaCO3部分钙位置取代Ca,水中Ca2+浓度增加,影响水垢晶体的生长,可以达到结软垢的目的,且可使水中铁离子得到电子,使其形成稳定的物质,阻止铁锈的生成;而陶瓷球活化水,使水的溶解能力增加,CaCO3的饱和度增大。在模拟锅炉循环水系统中,水处理活化床的节能效果可用蒸汽产量评价,环保性能可用耗酸量评价。通过对锅炉水垢晶体进行微观调控可以实现锅炉的节能与环保,活化床的节能环保性能与水垢微观晶体结构、疏松程度密切相关,即晶体尺寸大,晶粒之间团聚力小,其节能环保性能越好。