CALCIUM CARBONATE SCALE INHIBITION BY NON CHEMICAL METHODS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (Mokhtar Sayed M.S. thesis)
Final_thesis.pdf - Submitted Version Download (2MB) | Preview |
Arabic Abstract
يعتبر تكون الأملاح فى صورة رواسب جيرية مشكلة دائمة فى الطبيعة, و لكن إزالة هذه الرواسب مكلفة للغاية فى شركات الكيماويات و محطات معالجة المياه. إن ترسيب هذه الأملاح على أسطح المعادن يؤدى إلى مشاكل تقنية مثل إعاقة انتقال الحرارة بالشكل المطلوب, زيادة مقدار الطاقة المستخدمة, و أعطال فنية غير متوقعة. إن منع ترسيب هذه الأملاح يكبد الأقتصاد العالمى بلايين الدولارات. قديما" كان يتم معالجة المياه بإضافة محاليل حمضية لمنع ترسيب كربونات الكالسيوم, و لكن أضافة الأحماض تتسبب فى صدأ و تأكل المواسير والمعدات المستخدمة فى معالجة المياه. ولكى يتم تجنب هذه المشكلة, تم تطوير مثبطات كيميائية لتثبيط ترسيب كربونات الكالسيوم. إن استخدام تلك المثبطات أصبح شائعا" و فعال للتحكم فى تكوين تلك الاملاح. تعتمد طريقة عمل تلك المثبطات على تشويه الجسيمات المتكونةو مانعة ترسيب مزيد من البللورات, و بالتالى تؤدى إلى تثبيط ترسيب كربونات الكالسيوم. رغم كفاءة استخدام تلك المثبطات إلا أنها تشكل خطرا" على الصحة و البيئة فى حالة انسكابها أو تراكمها لفترة زمنية طويلة. و من ثم, يعمل الباحثون فى هذه الأيام على تطوير أساليب جديدة صديقة للبيئة و مقبولة اقتصاديا". لقد قمنا فى هذا البحث بدراسة تأثير الأشعة فوق البنفسجية, الموجات فوق الصوتية, و المجال الكهربى على تكوين كربونات الكالسيوم فى الماء. لقد قلل استخدام الأشعة فوق البنفسجية معدل نمو كربونات الكالسيوم بنسبة 85% مقارنة ب 43% فى حالة إضافة 3 جزء من المليون من Amino tris (methylenephosphonic acid) , بالإضافة إلى تكوين بللورات كالسيت فقط والتى تعتبر أقل التصاق و أقل كثافة من أشكال كربونات الكالسيوم الاخرى; مما يؤدى إلى زيادة فترة عمر الغشاء المستخدم فى محطات معالجة المياه. أما بالنسبة لتطبيق الموجات فوق الصوتية فقد أدى إلى زيادة معدل تثبيط تريب كربونات الكالسيوم إلى 94% مقارنة ب 63% فى حالة عدم استخدام الموجات فوق الصوتية, بدون تغيير الشكل المورفولوجى للبورات المترسبة. بينما أدى تطبيق المجال الكهربى إلى زيادة ترسيب كربونات الكالسيوم بدون تغيير شكل البللورات المتكونة
English Abstract
Formation of mineral scale in calcareous deposits is persistent in nature. Removal of these scales is an expensive problem in the major chemical and water treatment industries. Scaling on the metallic surfaces may create technical problems including impedance of heat transfer, increase of energy consumption and unscheduled equipment shutdown. The prevention of this mineral deposit costs billions of dollars to the worldwide economy. Acid solutions were used to prevent any additional residual alkalinity depositing from CaCO3 scale, however, acid-induced corrosion and sludge were the major problems associated with this treatment. To overcome these problems, antiscalants have been developed for scale inhibition in boiler industry. The use of antiscalants is widespread and effective for controlling scale formation. Modification of crystal involves distortion of the formed particle, resulting in an irregularly shaped, less adherent crystal that cannot continue to grow, preventing crystal growth at calcite surfaces. However, these chemicals also pose danger on human health and environment with accidental spills, or accumulated chemical residues over a long period of time. Hence, nowadays there is an increasing need for a new approach that is environmentally friendly and economically feasible. In our work, we have investigated the effect of UV radiation, ultrasound, and electric filed on calcium carbonate scale formation in water. Using UV light; the calcium carbonate crystal growth rate decreased by about 85%, compared to 43% after the addition of 3 ppm of amino tris (methylenephosphonic acid) antiscalant, producing mostly calcite crystals, that are less dense, less adherent, and easily removed than other types of calcium carbonate phases; increasing the life time of the desalination membrane. Application of ultrasound increased the CCI % to 94% after 60 minutes compared to 63% in case of the control experiment, without affecting the morphology of the formed crystals. Meanwhile, applying electric filed enhanced the precipitation of calcium carbonate, independent of the degree of supersaturation of solution.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry |
| Department: | College of Chemicals and Materials > Chemistry |
| Committee Advisor: | Chanbasha, Basheer |
| Committee Members: | MAZUMDER, JAFAR and Al-Mutairi, Eid and Al Nasser, Waleed |
| Depositing User: | MOKHTAR SA MOHAMED (g201306310) |
| Date Deposited: | 31 May 2015 05:56 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:46 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139574 |