(天津大学,天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室,天津 300072)

根据盐胞理论,冰中的盐分主要来自于海冰形成过程中所包裹的浓盐水,如果把海冰击碎,盐胞也随之破碎,盐水就会流出。但是由于冰温较低盐胞中卤水黏度较大,盐胞破碎后卤水都黏附在冰表面,因此需要依靠外力使盐水从冰表面脱掉,达到脱盐的目的[1]。然而,在采用离心分离设备对海冰分离过程中,由于低温下海冰容易与离心设备本体材料产生冻黏,极易造成离心设备出现堵塞现象,影响了分离过程的连续运行。

冻黏问题,即低温下含表面水的材料界面由于水的冻结而黏合的现象,是在低温环境工作下对设备的一个很大的困扰[2]。杨晓东等[3-4]对常见材料与冰的冻黏强度进行了一系列的测定,并成功地采用柔性仿生技术方法降低了矿车冻黏。不过对于海冰与钢材的冻黏情况未见有研究报道。海冰和纯冰的性质有较大区别,其内部为多孔结构,孔隙内存在空气及浓缩的海水,海冰表面也覆盖一层海水。因此,本文通过实验对海冰与不锈钢材料的冻黏特性进行了研究。

1 实验原理及方法

海冰和材料的冻黏特性主要考虑在指定的低温条件下材料和海冰的冻黏强度,可以用单位面积海冰与材料冻黏界面的拉脱力来衡量,定义为冻黏系数。即:

式中:φ为冻黏系数,单位为 MPa;P为冻黏力,单位为N;A为截面积,单位为mm2。

由于海冰含盐,海冰与材料的冻黏界面上会有一层不冻的高浓度卤水存在,这种不冻卤水的存在会阻碍界面的生成,使冻黏系数降低。……