This study was conducted to investigate the applicability of pulsed electric field (PEF) treatment for the prevention of scaling formation and membrane fouling reduction. To validate the effect of PEF and to identify the mechanism, some experiments with and without PEF treatment were carried out. PEF treatment affected the precipitation of $CaCO_3$ by which $CaCO_3$ particles were actively grown and sedimented. It was confirmed that the calcium ions were decreased as 78% and particle size was grown by PEF treatment. It was also verified that the crystalline structure of $CaCO_3$ was transformed by PEF treatment from Aragonite, which is formed at a high temperature and hard to be removed, to Calcite being stable at room temperature. In PEF treatment, permeate volume and permeation flux were greater than that of without PEF, case while Langelier Index(LI) decreased. From the experiment results, PEF treatment is believed to be an effective method to prevent scaling formation and to mitigate $CaCO_3$ fouling as the pretreatment of membrane filtration.
CaCO$_3$ powders were synthesized by aqueous solution reaction of CaC1$_2$ㆍ2$H_2O$-(NH$_4$)$_2$CO$_3$ system with NH$_4$OH at 45$^{\circ}C$ and pHs 8, 9, 10, and 11 and in the concentration range of 0.1∼5 M and its polymorphism, morphology and size were investigated. In order to investigate the influence of pH on nucleation, pH was adjusted before and after reaction respectively. When pH was adjusted after reaction a formation ratio of vaterite was increased with increasing pH and concentration but vaterite was formed with calcite. But, when pH was adjusted before reaction, the formation rate of vaterite was increased with increasing pH and concentration. resulting in a phase-pure vaterite with a spherical shape and 2∼5 $\mu\textrm{m}$ in size. It was found that solubility of alkaline vaterite was decreased with increasing OH- ions in the high pH solution. When pH was adjusted before nucleation in the high concentration range, in particular, decreasing of solubility disturbed transformation of initially formed numerous vaterite to calcite.
Ahn, Young jun;Jeon, ong Hyuk;Lee, Shin Haeng;Yu, Young Hwan;Jeon, Hong Myeong;Ahn, Ji Whan;Han, Choon
Resources Recycling
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v.24
no.4
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pp.22-31
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2015
From results obtained by adjusting experimental variables based on the kinetic, the nucleation rate for formation of precipitated calcium carbonate (PCC) was investigated. Formation behavior of PCC was investigated for various concentrations of NaOH solution and $Na_2CO_3$ addition methods in the $Ca(OH)_2$ slurry. The range of nucleation rate was investigated for dissolution rates of major ion concentrations, $Ca^{2+}$ and $CO{_3}^{2-}$. In case of high concentration of major ions, vaterite and calcite were synthesized. The high nucleation rate was achieved for lower either $Ca^{2+}$ or $CO{_3}^{2-}$ ion concentration, calcite was mainly synthesized and when concentration of major ions was low, aragonite was synthesized. Furthermore, the formation of calcite was decreased with increasing concentration of NaOH. homogeneous aragonite could be obtained by addition 5 M NaOH. Therefore, in this study, specific shape of polymorphs could be prepared through controlling supersaturation.
Seo, Seung Woo;Ko, Kwan Young;Lee, Chang Soo;Kim, In Ho
Korean Chemical Engineering Research
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v.51
no.1
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pp.151-156
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2013
Crystallization of $CaCO_3$ is practiced on a polymethylsiloxane (PDMS) - based microfluidic system. Liquid- liquid reaction was investigated by mixing calcium chloride ($CaCl_2$) and sodium carbonate ($Na_2CO_3$) solution to crystallize $CaCO_3$. Aspartic acid (Asp) was added to investigate the morphology change such as vaterite and calcite. Suitable ratio of $Na_2CO_3$ and $CaCl_2$ was searched for initial seed formation. Christmas tree model was used as microfluidic device to form concentration gradient of $Na_2CO_3$ and $CaCl_2$. After observing microfluidic channel by using optical microscope, we found that seeds of $CaCO_3$ were formed under the condition that the ratio of $Na_2CO_3$ and $CaCl_2$ was 2:1. Morphology of crystals were also observed as $CaCO_3$ crystals grow. When Asp was added, vaterite crystal was more frequently found in two morphologies (vaterite and calcite) and seed formation and crystal growth were inhibited.
$CaCO_3$ crystalline structures having novel assemblies were in situ fabricated as analogs of naturally occurring proteins and polysaccharides for biomineralization. The calcite crystal was mineralized in a poly(vinyl alcohol)-$Ca^{2+}$ complex film immersed in a $Na_2CO_3$ solution containing poly(aspartic acid). The morphology and size of the $CaCO_3$ crystals were tuned by varying the concentration of poly(aspartic acid). The mechanisms of their nucleation orientation and formation were investigated experimentally and through molecular dynamics (MD) simulations in order to obtain a better understanding of the interactions between the polymers and the crystal at the molecular level. Both the MD results and experimental results indicate that the interaction between PVA and calcite mainly depends on the concentration of the polymer. The novel approach proposed herein for the fabrication of inorganic crystalline assembly structures can be used to fabricate precise crystalline structures.
Geochemical characteristics of groundwater, based on chemical analyses of 54 water samples, differ among main rocks of Haman formation, Panyawoel formation, andesite and granite in Daegu area in relation to mineralogical and chemical compositions of the rocks. Concentrations of most solutes are higher in groundwaters of Haman and Panyawoel formations than in those of andesite and granite. High concentrations of $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ in groundwaters of the sedimentary rocks result mainly from reaction of $CO_2$-charged water with calcite and weathered feldspars. Average groundwaters in the sedimentary rocks are oversaturated with respect to calcite. Major types of groundwaters are hard $Ca(HCO_3)_2$ and $CaSO_2-CaCl_2$ with hardness of 442 mg/l for Haman formation and 275 mg/l for Panyawoel formation whereas they are soft $Ca(HCO_3)_2$ with hardness 35 mg/I for andesite and 39 mg/I for granite. $Ca(HCO_3)_2$ type results mainly from calcite-dissolution and $CaSO_4-CaCl_2$ from pyrite and partly from domestic pollutants. $CaSO_4-CaCl_2$ type may indicate that groundwaters in the sedimentary rocks are more evolved geochemically than those in the igneous rocks, but it is not obvious because the type might be affected by pyrie dissolution and domestic pollutions. Acid rain is buffered by active calcite in the sedimentary rocks. In the igneous rocks acid rain might react with gibbsite and other forms of $Al(OH)_3$ that might have accumulated as weathering products of primary silicates, and is buffered.
Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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v.43
no.3
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pp.113-120
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2011
Precipitated calcium carbonate(PCC), particularly calcite crystal, is extensively used as a pigment, filler or extender in various industries such as paper, paint, textile, detergents, adhesives, rubber and plastics, food, cosmetics, and biomaterials. PCC is conventionally produced through the gas-liquid carbonation process, which consists on bubbling gaseous $CO_2$ through a concentrated calcium hydroxide slurry. This study is aimed to find some factors for controlling the morphology of engineered PCC in lab-scaled mixing batch. The experimental designs were based on temperature variables, $Ca(OH)_2$ concentration, $CO_2$ flow rate, and electrical conductivity. The model of engineered PCC morphology was finally controlled by adjustment of electrical conductivity(6.0~7.0 mS/cm) and $Ca(OH)_2$ concentration(10 g/L). Orthorhombic calcite crystals were mostly created at high concentration and electrical conductivity conditions because the increased ratio of $Ca^{2+}$ and $CO{_3}^{2-}$ ions affects the growth rate of orthorhombic faces. Excess calcium spices were contributed to the growth of faces in calcium carbonate crystal, and the non-stoichiometric reaction was occurred between $Ca^{2+}$ and $CO{_3}^{2-}$ ions during carbonation process.
As results of X-ray diffraction analysis, samples of asbestos and soil were composed maily of dolomite ($CaMg(Co_3)_2$, tremolite ($Ca_2Mg_5Si_{18}O_{22}(OH)_2$), actinolite ($Ca(Mg,\;Fe)_6Si_8O_{22}(OH)_2$), talc ($Mg_3Si_4O_{10}(OH)_2$), calcite ($CaCO_3$) and small amounts of quartz ($SiO_2$) and clay minerals. The average size of asbestos fibers was about $100{\mu}m$ and maximum of some asbestos was $250.0{\mu}m$ in length. The aspect ratio of asbestos fiber were over 3 : 1 and inclined extinction in the range of $8.0-19.5^{\circ}$. Single isolated fragments of asbestos are probably fiber and acicula form in crystal edge along the cleavage plane. Tremolite that composed main asbestos mineral in rock and soil around Dong-a mine is higher content of Fe than actinolite asbestos.
Calcium carbonate($CaCO_3$) films were formed by an eco-friendly electro-chemical technique on steel substrates in synthesized distilled water solutions containing $NaHCO_3$, $CaCl_2$ and $MgCl_2$ with different ratio respectively. It was investigated to confirm the effect of $Mg^{2+}$ concentration by Scanning Electron Microscopy(SEM), Energy Dispersive x-ray Spectroscopy(EDS) and X-Ray Diffraction(XRD) respectively. From an experimental result, only calcite crystals were found in solution containing no $Mg^{2+}$. By increasing concentration of $Mg^{2+}$, deposition rate decreased and crystal structure was transformed form calcite to aragonite. In case of including $MgCl_2$ 300mM in synthesized solutions containing $NaHCO_3$, $CaCl_2$ 60mM, it was showed over the 90% of aragonite contents which have quite high deposition rate of aragonite. Also, it was confirmed that $Mg^{2+}$ acted as inhibitor on the films which made transforming from calcite to aragonite.
Clogging in drainage pipe is one of the important problems, so it needs a remedy urgently. Recently, scale in drainage pipe is removed by water jet cleaning and other treatment. But these treatments need much cost and regular management. The principal component of scale in drainage pipe is $CaCO_{3}$. It was observed the setting of $CaCO_{3}$ by some kind of analysis such as SEM, XRD, visual and weight measuring analysis to solve these problems and prevent setting formation in drainage pipe. As a result, in case of magnetic, particle shape of $CaCO_{3}$ is changed Aragonite from Calcite. Also in case of Quantum Stick, the amount of scale is reduced by expert inspector's result. As a whole, Magnetic treatment and Quantum Stick have the effect for protecting of scale precipitation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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