Αναστολή σχηματισμού θειϊκού ασβεστίου σε υπέρκορα διαλύματά του
| datacite.contributor.Supervisor | Κουτσούκος Πετρος | |
| datacite.rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | el |
| dc.contributor.author | Κούγιας, Βασίλειος | |
| dc.contributor.other | Kougias, Vasileios | |
| dc.date.accessioned | 2021-10-26T10:15:46Z | |
| dc.date.available | 2021-10-26T10:15:46Z | |
| dc.date.copyright | 2017-10-13 | |
| dc.degree | graduateThesis | el |
| dc.description.abstract | Η καταβύθιση του διένυδρου θειικού ασβεστίου (CaSO4∙H2O, γύψος) υπήρξε αντικείμενο πολυάριθμων μελετών τα τελευταία 50 χρόνια. Τόσο η κατανόηση της πυρηνογέννεσης όσο και της κρυσταλλικής ανάπτυξης του κρυσταλλικού αυτού στερεού βρίσκεται στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος των ερευνητών λόγω του μεγάλου εύρους των περιπτώσεων στις οποίες εμφανίζονται σχηματισμοί του με δυσμενή αποτελέσματα στις αντίστοιχες διεργασίες. Το κόστος για την αντιμετώπιση ή τον περιορισμό τέτοιων εναποθέσεων (scaling), είτε με χρήση μηχανικών είτε χημικών μεθόδων, είναι ιδιαίτερα υψηλό. Για την αντιμετώπιση σχηματισμού εναποθέσεων θειικού ασβεστίου, συνήθης μέθοδος είναι η χρήση υδατοδιαλυτών χημικών ουσιών, κυρίως πολυμερικών (ακρυλικά πολυμερή και συμπολυμερή) αλλά και φωσφονικών ενώσεων τα οποία δρουν ως αναστολείς είτε της πυρηνογένεσης είτε της κρυσταλλικής ανάπτυξης. Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε ο μηχανισμός καταβύθισης του θειικού ασβεστίου σε 25°C, σε συνθήκες σταθερής συγκέντρωσης ασβεστίου σε υπέρκορα διαλύματα. Με τη βοήθεια επιλεκτικού ηλεκτροδίου ασβεστίου και με τον έλεγχο από αντίστοιχο ποτενσιοστάτη, μελετήθηκε η κινητική της καταβύθισης του θειικού ασβεστίου σε υπέρκορα διαλύματά του. Μετρήθηκαν οι περιοχές σταθερότητας του άλατος (σταθερή και ασταθής μετασταθείς ζώνες). Οι ρυθμοί καταβύθισης μετρήθηκαν σε διάφορες τιμές υπερκορεσμού. Σε όλες τις περιπτώσεις το μοναδικό κρυσταλλικό στερεό το οποίο σχηματίσθηκε ήταν το διένυδρο θειικό ασβέστιο. Ο ρυθμός καταβύθισης έδειξε παραβολική εξάρτηση από το σχετικό υπερκορεσμό και τα δεδομένα προσαρμόσθηκαν επιτυχώς σε μοντέλο το οποίο βασίζεται στην υπόθεση ότι το καθορίζον τη ταχύτητα στάδιο είναι η επιφανειακή διάχυση. Συνέπεια του μηχανισμού αυτού είναι, ότι είναι δυνατή η επιβράδυνση της πυρηνογένεσης ή/και της κρυσταλλικής ανάπτυξης με δέσμευση των ενεργών κέντρων πυρηνογένεσης/κρυστάλλωσης. Η δέσμευση αυτή είναι δυνατό να επιτευχθεί με τη βοήθεια ρόφησης ουσιών οι οποίες διαθέτουν ιοντισμένες δραστικές ομάδες με τάση σχηματισμού επιφανειακών συμπλόκων με τα δομικά ιόντα Ca2+ και SO42- της επιφάνειας. Μελετήθηκε λοιπόν η κινητική της καταβύθισης του θειικού ασβεστίου, σε σταθερή ενεργότητα ασβεστίου στους 25°C, pH 6.5, παρουσία των φωσφονικών ενώσεων βενζο 1,3,5-τριυλ τρις φωσφονικό οξύ (BTP) και 1,3,5-τριαζινο- τριφωσφονικό οξύ (TATPA) .Παρουσία συγκεντρώσεων μεταξύ 4-16 ppm η παρουσία ΤΑΤΡΑ είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση του ρυθμού κρυσταλλικής ανάπτυξης έως και 100%. Σε σύγκριση με το ΒΤΡ η αναστολή ήταν εμφανώς μεγαλύτερη. | el |
| dc.description.translatedabstract | The precipitation of calcium sulphate dihydrate (CaSO4 ∙ H2O, gypsum) has been the subject of numerous studies over the last 50 years. Both the understanding of nucleation and the crystal growth of this crystalline solid are at the heart of the researchers' interest due to the wide range of cases where its formation occurs with adverse effects in the respective processes. The cost of dealing or limiting such scaling, whether using mechanical or chemical methods, is particularly high. In order to deal with formation of calcium sulphate deposits, the usual method is the use of water-soluble chemicals, especially polymeric (acrylic polymers and copolymers) but also phosphonate compounds which act as inhibitors of either nucleation or crystal growth. At the present study the calcium sulphate precipitation mechanism at 25 ° C under constant calcium concentration in supersaturated solutions was investigated. Α selective calcium electrode was used and controlled by a corresponding potentiostat. The kinetics of precipitation of calcium sulphate in its supersaturated solutions was studied and the stability regions (stable and unstable metastable zones) was measured. The precipitation rates were measured at various supersaturation values. In all cases the only crystalline solid that formed was calcium sulfate dihydrate. The precipitation rate showed parabolic dependence on the relative supersaturation, and the data was successfully fitted to a model based on the assumption that the stage determinant is the surface diffusion. As a consequence of this mechanism, it is possible to decelerate the nucleation and / or crystal growth by binding of the active nucleation / crystallization centers. This binding can be achieved by adsorption of substances having ionized functional groups with the tendency to form surface complexes with the structural Ca2 + and SO42- ions of the surface. Therefore, the kinetics of precipitation of calcium sulphate at constant calcium activity at 25 ° C, pH 6.5 were studied, in the presence of the phosphonates benzo (1,3,5-triyltrisphosphonic acid (BTP) and 1,3,5-triazine triphosphonate (TATPA). A range of concentrations between 4-16 ppm, the presence of TATPA resulted in a decrease in crystal growth rate up to 100%. Compared with BTP, inhibition was clearly greater. | el |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10889/15455 | |
| dc.language.iso | gr | el |
| dc.subject | Γύψος | el |
| dc.subject | Αναστολείς | el |
| dc.subject | Φωσφονικές ενώσεις | el |
| dc.subject | Βενζο 1,3,5-τριυλ τρις φωσφονικό οξύ | el |
| dc.subject | 1,3,5-τριαζινο-τριφωσφονικό οξύ | el |
| dc.subject | Επιλεκτικό ηλεκτρόδιο ασβεστίου | el |
| dc.subject | Υπερκορεσμός | el |
| dc.subject | Καταβύθιση | el |
| dc.subject | Θειικό ασβέστιο | el |
| dc.subject.alternative | Inhibition | el |
| dc.subject.alternative | Calcium sulfate | el |
| dc.subject.alternative | Gypsum | el |
| dc.subject.alternative | Precipitation | el |
| dc.subject.alternative | Supersaturation | el |
| dc.subject.alternative | Inhibitors | el |
| dc.subject.alternative | Phosphonic acid | el |
| dc.title | Αναστολή σχηματισμού θειϊκού ασβεστίου σε υπέρκορα διαλύματά του | el |
| dc.title.alternative | Inhibition of calcium sulfate precipitation in supersaturated solutions | el |
| oaire.licenseCondition | null | el |