+7(495)755-77-70,+7(925)888-45-62
cайт холдинга maxmir.com

Энергосберегающие технологии
Реальная экономия

Кристаллизация карбоната кальция в магнитном поле

Cefalas, A. C. (1), Kobe, S. (2), Sarantopoulou, E. (1), Kollia Z. (1). Stražišar, J. (3), Meden, A. (4)

(1) Греческий Национальный Научно-исследовательский Фонд, TPCI, Афины, Греция.
(2) Департамент Наноструктурные материалы, Институт Йозефа Стефана, Любляна, Словения
(3) Департамент по геотехнологии и горной промышленности, Университет Любляны, Словения
(4) Факультет химии и химической технологии, Университет Любляны, Словения

Введение

Образование осажденных веществ на поверхностях систем подачи и нагрева воды (трубы, котлы и т.д.) обычно известно как «накипь», основной компонент которой - карбонат кальция [1]. Накипь значительно увеличивает расходы на техническое обслуживание, ухудшает эффективность передачи тепловой энергии. Эффективность антинакипной магнитной обработки (AНMО) показана во многих сообщениях, однако полного объяснения этого эффекта пока не существует, поскольку существующие теории основаны на феноменологических макроскопических физико-химических моделях. В этой статье мы обсуждаем взаимодействие магнитного поля в молекулярной системе, в двух различных изображениях (макро- и микроскопический подход).
В предыдущей работе мы исследовали, как количество различных кристаллических форм осажденного карбоната кальция зависит от интенсивности магнитного поля. Данная работа должна была подтвердить воспроизводимость результатов эксперимента в поле напряженностью 1,2 Tл.

Эксперимент

Кристаллические формы CaCO3 (кальцит, арагонит и ватерит) были идентифицированы в порошковых образцах, массовые фракции были определены методом Ритвельда. Структурные модели этих трех фаз идентифицированы согласно базы данных неорганических кристаллических структур (ICSD) [7]. Программа DBWS [8] использовалась для обработки 22 переменных. Согласование между экспериментальными и расчетными данными в принятых пределах (Rwp ~10-15). Чтобы понять влияние магнитногополя на осаждение карбонатакальция [2-4],в эксперименте мы изучали кристаллическую форму осажденного CaCO3 в ранней стадии кристаллизации, с использованием количественного рентгеновского анализа и сканирующего электронного микроскопа [4]. Были записаны дифракционные карты осажденных частиц на дифрактометре Сименс D-5000, используя геометрию отражения (Bragg-Brentano).

Результаты

Различие в формировании кристаллов очевидно. Кристаллы, сформировавшиеся в присутствии магнитного поля, находятся главным образом в форме арагонита и частично ватерита, а кристаллы, полученные без приложения магнитного поля - преобладающе кальцит.
По имеющимся в литературе данным [1], антинакипная магнитная обработка мало используется на практике из-за низкой воспроизводимости, но наши результаты это опровергают. Они показывают, что воспроизводимость экспериментов очень хорошая и количество осажденного карбоната кальция в арагоните и ватерите, которые не формируют накипь на поверхностях, выросло с 9,8 до 87,5-96,4%.

Экспериментальные данные могут быть объяснены с применением квантово-механической модели, которая предполагает, что магнитные колебания внутри потока ионных жидкостей могут быть изменены до более высоких значений, за счет передачи энергии внешнего магнитного поля на момент импульса вращения молекул воды. Результаты находятся в соответствии с недавно разработанной макроскопической магнитогидродинамической моделью нанокристаллизации [1,2].

TNT 2006 Гренобль Франция, 4-8 сентября (2006)

Список литературы

  1. Baker J.S., Judd S.J., Parsons S.A., Desalination, V110, (1997) 151.
  2. S. Kobe, G. Drazic, E. Sarantopoulou, A.C.Cefalas, Mat. Sci. and Eng. C., V23, (2003) 811.
  3. S. Kobe, G. Drazic, P.J. McGuiness, J. Strazišar, J.M.M.M., V236, ( 2001) 71.
  4. S. Kobe, G. Drazic, A.C. Cefalas, E. Sarantopoulou, J. Strazišar, Crystal Eng., V5 (2002) 243.
  5. Radiation and noise in quantum electronics, W.H. Luisell, Mc Grow hill, 1962.
  6. Electrodynamics of continuous media, L.D. Landau and E. M. Lifshitz, Pergamon press V8, 1981, p181.
  7. Inorganic Crystal Structure Database, release July 2002, Fachinformationszentrum Karlsruhe, Germany and U.S. Department of Commerce, USA, 2002.
  8. R.A. Young, A. Sakthivel, T.S. Moss and C.O. Paiva-Santos, J. Appl. Cryst., V28, (1995) 366.