Πολυμερισμός πυριτικών σε υδατικά συστήματα : σχηματισμός και παρεμπόδιση σχηματισμού διοξειδίου του πυριτίου (SiO2, silica) με φυσικά και συνθετικά πολυμερή

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



2007 (EN)
Πολυμερισμός πυριτικών σε υδατικά συστήματα : σχηματισμός και παρεμπόδιση σχηματισμού διοξειδίου του πυριτίου (SiO2, silica) με φυσικά και συνθετικά πολυμερή

Κετσετζή, Αντωνία Νικόλαος

Δημάδης, Κωνσταντίνος

Η εναπόθεση διοξειδίου του πυριτίου (SiO2, silica) είναι ένα σημαντικό πρόβλημα στα ψυκτικά συστήματα ανακυκλωμένου νερού. Σε υπερκορεσμένα νερά ως προς τα πυριτικά, λαμβάνει χώρα πολυμερισμός των πυριτικών που επιφέρει την καταβύθιση/επικάθιση ενός ιδιαίτερα ανθεκτικού επιστρώματος SiO2 σε κρίσιμες επιφάνειες. Αυτό οδηγεί σε περιορισμό μεταφοράς θερμότητας και επομένως σε αναποτελεσματική ψύξη. Μεγάλο ενδιαφέρον έχει δοθεί στην αναστολή πολυμερισμού και καταβύθισης του SiO2 με χρήση χημικών προσθέτων, των λεγόμενων παρεμποδιστών. Εργαλείο για την επιλο γή των συγκεκριμένων παρεμποδιστών, αποτέλεσε και η βιομιμητική προσέγγιση της εναπό θεσης του SiO2, σε βιολογικά συστήματα. Ως παρεμποδιστές σχηματισμού επικαθίσεων του SiO2 μελετήθηκαν η κατιοντική σειρά τριών βιοπολυμερών με την ονομασία CATINs, που έχουν ως βάση την ινουλίνη (inulin), το κατιοντικό-ανιοντικό (zwitter-ion) πολυμερές φω σφονομεθυλιωμένη χυτοσάνη (phosphonomethylated chitosan, PCH) προϊόν εισαγωγής με θυλενοφωσφονικών ομάδων στη χυτοζάνη, που έχει ως βάση το φυσικό προϊόν χυτίνη και η σειρά πέντε σύνθετων, κατιοντικών-ανιοντικών (zwitter-ions) πολυμερών (τρι-πολυμερή) που αποτελούν τους συνδυασμούς από τα αρνητικά, θετικά και ουδέτερα φορτισμένα (αντίστοιχα) μονομερή ΜΑΑ, PEG και MAD. Ο βαθμός παρεμποδιστικής δράσης τους βρέθηκε να εξαρ τάται από τις παρακάτω παραμέτρους: (α) Δόση προσθέτου (β) πυκνότητα φορτίου (γ) Χρό νος πολυμερισμού (δ) παρουσία ανιοντικών πολυμερών (ε) αρχικά επίπεδα πυριτικών, κ.ά. Επιπλέον δεδομένου ότι τα βιομηχανικά νερά είναι πλούσια σε πυριτικά ιόντα και ιόντα Mg2+ μελετήθηκε και διαπιστώθηκε η καταλυτική δράση του μαγνησίου αφού βρέθηκε ότι επιταχύνει τον πολυμερισμό των πυριτικών οξέων χωρίς το ίδιο να εναποτίθεται σε pH μεγα λύτερα του 9. Ενώ η προσθήκη EDTA κατάφερε να περιορίσει την καταλυτική του δράση. Η παρούσα εργασία αποτελεί συνέχεια των ερευνητικών μας δραστηριοτήτων στην πα ρεμπόδιση δυσδιάλυτων πυριτικών αλάτων με χρήση περιβαλλοντικά αποδεκτών χημικών πρόσθετων. (EL)
Deposition of amorphous silica is an significant problem in cooling water recirculating systems. In supersaturated waters with respect to silicate ions, condensation polymerization occurs leading to formation colloidal silica SiO2 deposits on critical surfaces. This impedes heat transfer and leads to inefficient cooling. There has been a lot of attention drawn to the prevention of silicate polymerization and deposition of silica by use of chemical additives, called scale inhibitors. Organic biopolymers responsible for silica morphogenesis in biological systems (especially in diatoms) have been used as “guides” to devise synthetic polymers that might be silica inhibitors in vitro. Candidate inhibitors that we studied in this thesis include: the cationic sequence of three cationic biopolymers known as CATINs, which are based on inulin, the cationic-anionic (Zwitterionic) phosphonomethylated chitosan, PCH) that is a phosphonomethylation derivative of chitosan, and finally a sequence of five synthetic cationic-anionic (zwitter-ionic) polymers (terpolymers) which are composed of negative, positive and neutral monomers respectively: MAA, PEG and MAD. We found that the degree of inhibition of these polymers depends on the following parameters: (1) additive dosage (2) charge density (3) polymerization time (4) any presence of anionic polymers (5) initial levels of soluble silicates and other factors. Additionally, because industrial waters are rich in silicate and magnesium ions (Mg2+), we studied the catalytic action of Mg2+ on silicate condensation and found that it accelerates silicate polymerization when pH > 9, without itself being deposited. However, the addition of EDTA restricted its catalytic action. The present thesis constitutes a natural continuation or our research to inhibit deposition of sparingly soluble inorganic salts using environmentally acceptable chemical additives. (EN)

text

Charge density
Πυκνότητα φορτίου
Πολυμερισμός
Απόθεση SiO2
Polymerization
Deposition of SiO2
Inhibition
Παρεμπόδιση

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2007-07-26




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)