Biocementation due to the microbially induced calcium carbonate precipitation (MICP) process is a potential technique that can be used for soil improvement. However, the effect of biocementation may be affected by many factors, including nutrient concentration, bacterial strains, injection strategy, temperature, pH, and soil type. This study investigates mainly the effect of chemical concentration on the formation of calcium carbonate (e.g., quantity, size, and crystalline structure) and unconfined compressive strength (UCS) using different treatment time and chemical concentration in the biotreatment. Two chemical concentrations (0.5 and 1.0 M) and three different treatment times (2, 4, and 8 cycles) were studied. The effect of chemical concentrations on the treatment was also examined by making the total amount of chemicals injected to be the same, but using different times of treatment and chemical concentrations (8 cycles for 0.50 M and 4 cycles for 1.00 M). The UCS and CCC were measured and scanning electron microscopy (SEM) analysis was carried out. The SEM images revealed that the sizes of calcium carbonate crystals increased with an increase in chemical concentrations. The UCS values resulting from the treatments using low concentration were slightly greater than those from the treatments using high concentration, given the CCC to be more or less the same. This trend can be attributed to the size of the precipitated crystals, in which the cementation efficiency increases as the crystal size decreases, for a given CCC. Furthermore, in the high concentration treatment, two mineral types of calcium carbonate were precipitated, namely, calcite and amorphous calcium carbonate (ACC). As the crystal shape and morphology of ACC differ from those of calcite, the bonding provided by ACC can be weaker than that provided by calcite. As a result, the conditions of calcium carbonate were affected by test key factors and eventually, contributed to the UCS values.
Kim, Do-Hwan;Kim, Yung-Jin;Son, Hee-Jong;Ryou, Dong-Choon;Ahn, Jun-Young;Kim, Cheolyong;Hwang, In-Seong
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.32
no.2
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pp.183-192
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2018
Applicability of corrosion inhibitor was evaluated using pilot scale water distribution pipe simulator. Calcium hydroxide was used as corrosion inhibitor and the corrosion indices of the water were investigated. Corrosion indices, Langelier saturation index (LI) increased by 0.8 and calcium carbonate precipitation potential (CCPP) increased by 9.8 mg/L. This indicated that corrosivity of water decreased by corrosion inhibitor and the effects lasted for 18 days. Optimum calcium hydroxide dose was found to be 3~5 mg/L for corrosion inhibition. We suggest that monitoring of CCPP as well as LI need to be conducted to control corrosivity of water.
The corrosion problems in water distribution system are reduced by decreasing the agressivity of drinking water which is evaluated by marble test and saturation indices(LSI or CCPP etc.). Marble test is a reliable method to determine the actual saturation condition of treated water. This study was done to determined the aggressivity of tap water and the effectiveness of $Ca(OH)_2$ and NaOH dosage for corrosion control. The drinking water in Seoul were evaluated by marble test and Langelier Index(LSI) and Calcium Carbonate Precipitation Potential(CCPP). The results indicated that the drinking water in Seoul were undersaturated as Calcium Carbonate($CaCO_3$). The LSI and CCPP of the water treated with $Ca(OH)_2$ were higher than that of water treated with NaOH. Therefore, to increase the Alkalinity and Calcium Hardness for corrosion control in water distribution system, $Ca(OH)_2$ is more effective than NaOH.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.9
no.1
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pp.170-175
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2008
In this study, we developed the CCPP calculating program, which is a kind of index and can determine whether calcium carbonate would precipitate or not in pipe line of water distribution system. Through 9 complicated procedures, CCPP can be calculated. Assuming pH of equilibrium as a first trial, compare the right-hand-side result with left-hand-side result. If the percentage difference between the two results is less than a prescribed tolerance, the initial assumption for the assumed equilibrium pH is adequate. If the difference is too large, make a different assumption and repeat until a result within the prescribed tolerance is achieved. Plugging the intermediate results into the final equation, we could compute the CCPP. Using Fortran and Visual Basic languages, we developed the program. As a result of application of the program, the water quality of intaking water of Han River is highly corrosive by the index of CCPP.
Kim, Do-Hwan;Lee, Jae-In;Lee, Ji-Hyung;Han, Dong-Yueb;Kim, Dong-Youn;Hong, Soon-Heon
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.12
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pp.1249-1256
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2005
This study was performed to investigate the efficiency of the corrosion prevention in the simulated distribution system using CCPP(Calcium Carbonate Precipitation Potential) as the anti-corrosive index by adjusting pH, total dissolved solids, alkalinity and calcium hardness in the water treatment pilot process. The materials of the simulated distribution system(SDS) were equiped with same materials of real field water distribution system. CCPP concentrations controlled by $Ca(OH)_2$, $CO_2$ gas and $Na_2CO_3$ in the simulated distribution system and uncontrolled by the chemicals in the general water distribution system were average 0.61 mg/L and -7.77 mg/L. The concentrations of heavy metals like Fe, Zn, Cu ions in effluent water of the simulated distribution system controlled with water quality were decreased rather than the general water distribution system uncontrolled with water quality. In simulated distribution system(SDS), corrosion prevention film formed by CCPP control was observed that scale was come into forming six months later and it was formed into density as time goes on. We were analyzed XRD(X-ray diffraction) for investigating component of crystal compounds and structure for galvanized steel pipe(15 mm). Finding on analysis, scale was compounded to $Zn_4CO_3(OH)_6{\cdot}H_2O$ (Zinc Carbonate Hydroxide Hydrate) after ten months late, and it was compounded on $CaCO_3$(Calcium Carbonate) and $ZnCO_3$(Smithsonite) after nineteen months later.
Acid mine drainage occurrence is a serious environmental problem by mining industry, it usually contains high levels of metal ions, such as iron, copper, zinc, aluminum, and manganese, as well as metalloids of which arsenic is generally of the greatest concern. An indigenous plant extract was used to produce calcium carbonate from Canavalia ensiformis as effective biomaterial, and its ability to form the calcium carbonate under stable conditions was compared to that of purified urease. X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to elucidate the mechanism of calcium carbonate formation from the crude plant extracts. The results revealed that urease in the plant extracts catalyzed the hydrolysis of urea in liquid state cultures and decreased heavy metal amounts in the contaminated soil. The heavy metal amounts were decreased in the leachate from the treated mine soil; 31.7% of As, 65.8% of Mn, 50.6% of Zn, 51.6% of Pb, 45.1% of Cr, and 49.7% of Cu, respectively. The procedure described herein is a simple and beneficial method of calcium carbonate biomineralization without cultivation of microorganisms or further purification of crude extracts. This study suggests that crude plant extracts of Canavalia ensiformis have the potential to be used in place of purified forms of the enzyme during remediation of heavy metal contaminated soil.
The purpose of this study was to evaluate the effects of $Ca(OH)_2$ and $CO_2$ additions on the corrosion of metal coupons(ductile iron, galvanized steel, copper and stainless steel). Corrosion rate and released metal ion concentration of ductile iron and galvanized steel decreased by adjusting alkalinity, calcium hardness and pH with $Ca(OH)_2$ & $CO_2$ additions on copper and stainless steel were less than those on ductile iron and galvanized steel. When ductile iron coupon was exposed to water treated with Ca(OH)$_2$&$CO_2$, additions, the main components of corrosion product formed on its surface were $CaCO_3$ and $Fe_2 O_3 or Fe_2 O_4$ which often reduce the corrosion rate by prohibiting oxygen transport to the metal surface.
The tap water is generally known to be corrosive in the pH range at 6.5 ~ 7.5. And the degree of corrosion varies depending on the types of raw water such as river surface water or lake water of the dam. Although several corrosion index represents the corrosivity of tap water, the typical corrosion indexes such as Langelier saturation index (LI) and calcium carbonate precipitation potential (CCPP) were calculated to monitoring the corrosive water quality about raw and tap water in water distribution system. To control the corrosive water quality, the correlation between corrosion index and water quality factors were examined. In this study, corrosion index (LI, CCPP) and the pH was found to be most highly correlated.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.4
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pp.362-368
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2005
The pH, alkalinity and calcium hardness could be adjusted by $CO_2$, $Ca(OH)_2$, and $Na_2CO_3$ addition in the water treatment process for corrosion protection of the water pipes. This research was performed to investigate the effect on the variation of water quality on the unit process by addition $CO_2$, $Ca(OH)_2$, and $Na_2CO_3$ in water treatment process. Carbon dioxide and lime were added before the coagulation basin and soda ash was added after the BAC process. pH and aklainity were increased at coagulation basin then after the water qualities had sustained similiarly to BAC process. There was no effect on turbidity and DOC removal efficiency during experimental period by addition\ $CO_2$, $Ca(OH)_2$, and $Na_2CO_3$ solution was added into clear well, the last process for optimum control of CCPP and is used mainly to control pH and alkalinity. In this research, average pH, alkalinity, and calcium hardness in treated water were 8.39, 61.4 mg/L as $CaCO_3$, 59.4 mg/L as $CaCO_3$, respectively and CCPP of treated water was higher than 29.5 mg/L to BAC process water, so adjusted water was expected to prevent internal corrosion of water pipe.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.7
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pp.779-785
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2015
Cathodic protection is recognized as the most cost-effective and technically appropriate corrosion prevention method for the submerged zone of offshore structures, ships, and deep-sea facilities. When cathodic protection is applied, the cathodic currents cause dissolved oxygen reduction, generating hydroxyl ions near the polarized surface that increase the interfacial pH and result in enhanced carbonate ion concentration and precipitation of an inorganic layer whose principal component is calcium carbonate. Depending on the potential, magnesium hydroxide can also precipitate. This mixed deposit is generally called "calcareous deposit." This layer functions as a barrier against the corrosive environment, leading to a decrease in current demand. Hence, the importance of calcareous deposits for the effective, efficient operation of marine cathodic protection systems is recognized by engineers and scientists concerned with cathodic protection in submerged marine environments. Calcareous deposit formation on a marine structure depends on the potential, current, pH, temperature, pressure, sea-water chemistry, flow, and time; deposit quality is significantly influenced by these factors. This study determines how calcareous deposits form in sea water, and assesses the interrelationship of formation conditions (such as the sea water temperature and surface condition of steel), deposited structure, and properties and the effectiveness of the cathodic protection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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