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作者与机构
本研究由李养沛、陈友媛、乔时轩、李佳兴、彭涛和刘剑共同完成。主要研究机构包括中国海洋大学环境科学与工程学院、中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室、山东省海洋环境地质工程重点实验室以及中国建设综合勘察研究设计院有限公司。研究发表于《中国海洋大学学报》2024年4月第54卷第4期。

学术背景
本研究属于环境科学与工程领域，重点关注地热开采过程中硅垢（silica scale）的防治问题。地热能作为一种清洁能源，其开发过程中常因硅垢结垢导致设备效率下降和运行成本增加。传统的阻垢剂（scale inhibitor）在高温环境下释放速度过快，效果不佳。因此，开发一种耐高温的缓释阻垢剂成为研究热点。本研究旨在通过微胶囊技术（microencapsulation technology）制备耐高温阻硅垢荧光缓释微球（high temperature resistant silica scale inhibiting fluorescent slow-release microspheres），以解决高温环境下阻垢剂释放效率低的问题。

研究流程
研究流程包括以下主要步骤：
1. 荧光阻垢剂制备：将聚乙烯亚胺乙氧基化物（HP20）与姜黄素（E100）按质量比20:1混合，在氮气氛围下加热至200℃反应3小时，制备荧光阻垢剂（HP20-E100），并通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）和紫外-可见分光光度计验证合成效果。
2. 阻垢剂吸附与解吸实验：选用硅藻土、埃洛石、高岭土和海泡石作为吸附剂，通过饱和吸附法和解吸曲线测量，优选硅藻土作为固相吸附材料。
3. 缓释微球制备：采用固相/油相/水相溶剂挥发法（solid/oil/water solvent evaporation method），以聚苯乙烯（PS）为壁材，硅藻土为固相材料，十六烷基磺酸钠为乳化剂，制备缓释微球。通过扫描电子显微镜（SEM）分析微球形貌和粒径分布，并探究乳化剂浓度、搅拌速度和芯材浓度对微球性能的影响。
4. 缓释效率测定：采用静态法和动态法测定微球的缓释效率，记录不同温度和时间下的阻垢剂释放率。
5. 阻垢效率测定：通过硅钼蓝比色法测定不同处理组的阻垢效率，分析缓释微球的长期阻垢性能。
6. 表征与分析：对合成的荧光阻垢剂进行FTIR分析，对微球进行SEM和X射线能谱分析（EDS），表征其形貌和元素组成。

主要结果
1. 荧光阻垢剂制备：成功合成了HP20-E100，其最大吸收波长为426 nm，吸光度标准曲线回归方程为y = 0.07133x + 0.0512，线性范围为1-16.5 μg/mL。
2. 吸附与解吸实验：硅藻土的最大吸附量最高，12小时释放率略高于其他吸附剂，因此被选为固相材料。
3. 缓释微球制备：十六烷基磺酸钠作为乳化剂时，微球平均粒径为122.4 μm，包封率超过85%。最佳制备条件为乳化剂浓度2%，芯材浓度50 mg/mL，搅拌速度300 r/min。
4. 缓释效率测定：静态条件下，微球在120小时内的释放率超过90%；动态条件下，高温搅拌下微球在20小时内累计释放率超过90%。
5. 阻垢效率测定：缓释微球在18小时后的阻垢效率高于直接投加阻垢剂的处理组，表明其具有长期阻垢性能。
6. 表征与分析：SEM和EDS分析表明，缓释微球的垢分较为蓬松，且阻垢剂沉淀量较少。

结论
本研究成功制备了耐高温阻硅垢荧光缓释微球，其缓释性能和阻垢效果显著优于传统阻垢剂。微球在高温环境下能够稳定释放阻垢剂，有效延长阻垢剂的作用时间和距离。该技术为地热开采等高温循环水系统提供了经济高效的硅垢防治方案，具有重要的科学价值和实际应用潜力。

研究亮点
1. 创新性方法：采用固相/油相/水相溶剂挥发法制备微球，优化了乳化剂、芯材和搅拌速度等关键参数。
2. 耐高温性能：微球在95℃高温下仍能保持稳定的缓释性能，解决了传统阻垢剂在高温环境下释放过快的问题。
3. 荧光标记技术：通过荧光标记阻垢剂，实现了阻垢剂浓度的快速测定和释放过程的实时监测。
4. 长期阻垢效果：缓释微球在长期（>10小时）阻垢效果上优于直接投加阻垢剂，减少了频繁加药的需求。

其他价值
本研究不仅为地热开采提供了新型阻垢技术，还为其他高温工业循环水系统的阻垢剂开发提供了参考。此外，微胶囊技术的应用为环境功能材料的研发开辟了新思路。

这篇报告详细介绍了研究的背景、流程、结果和意义，突出了其创新性和应用价值。