The influence of a permanent magnetic field on the crystallization of calcium carbonate from carbonate aqueous solutions

В.Р. Гаєвський; Б.Д. Нечипорук; С.Г. Гаєвська

doi:10.15330/pcss.24.4.616-622

Автор(и)

В.Р. Гаєвський Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна
Б.Д. Нечипорук Рівненський державний гуманітарний університет, Рівне, Україна
С.Г. Гаєвська Рівненський науково-дослідний експертно-криміналістичний центр Міністерства внутрішніх справ України, м. Рівне, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.4.616-622

Ключові слова:

магнітна обробка, кристалізація карбонату кальцію, карбонатна водна система, розчини електролітів, теорія Дебая-Хюккеля, метод ітерацій, рентгено-структурний аналіз, метод Дебая-Шеррера

Анотація

Досліджено вплив постійного магнітного поля на кристалізацію карбонату кальцію з карбонатних водних розчинів. На основі рівнянь для констант дисоціації вугільної кислоти по першій і другій ступенях, констант стійкості комплексів NaCO₃^- і NaHCO₃⁰, рівнянь балансу мас і електронейтральності, визначено значення компонент системи а також співвідношення між компонентами карбонатної підсистеми і встановлено, що основними компонентами в умовах експерименту є СО₃^2-, NaСО₃^- та НСО₃^- а основними компонентами карбонатної підсистеми є СО₃^2- (86,7%) та НСО₃^- (13,19%). Дослідження показали, що при значному перевищенні у розчині іонів СО₃^2- над HCO₃^- при температурах 18-20ºC з найбільшою ймовірністю утворюються кальцит і ватерит. При кристалізації карбонату кальцію з карбонатного водного розчину в магнітному полі 125-250 мТл розміри кристалітів суттєво збільшуються в порівнянні з відсутністю магнітного поля.

Посилання

T. Vermeiren, Magnetic Treatment of Liquids for Scale and Corrosion Prevention, Anti-Corrosion Methods and Materials 5(7), 215 (1958); https://doi.org/10.1108/eb019464.

V.R. Gayevskii, V.Z. Kochmarskii. Increasing the efficiency of reversible cooling systems by minimizing calcium carbonate deposits. Monograph. NUVHP. Rivne (2018) ISBN 978-966-327-383-9 http://ep3.nuwm.edu.ua/id/eprint/15612.

V.R.Gayevskii, V.Z.Kochmarskii, S.G.Gayevska. Nucleation and crystal growth of calcium sulfate dihydrate from aqueous solutions: Speciation of solution components, kinetics of growth, and interfacial tension. Journal of Crystal Growth 548, 125844 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2020.125844.

V.R. Gayevskii, V.Z. Kochmarskii, S.H. Gayevska Surface energy and structure of nuclei during crystallization of calcium sulfate dihydrate from aqueous solutions, Ukrainian Journal of Physics 66(8), 708 (2021); https://doi.org/10.15407/ujpe66.8.708.

V.R. Gayevskii, V.L. Fylypchuk, O.Yu. Dejneka, The influence of contamination of heat exchange surfaces of steam turbine condensers on the amount of nitrogen dioxide emissions, Ukrainian Journal of Construction and Architecture 5(011), 27 (2022); https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.251022.27.88.

A. Yashchenok, B. Parakhonskiy, S. Donatan, D. Kohler, A. Skirtach, H. Mӧhwalda. Polyelectrolyte multilayer microcapsules templated on spherical, elliptical and square calcium carbonate particles, Journal of Materials Chemistry B. J. Mater. Chem. B 1(9), 1223 (2013); https://doi.org/10.1039/c2tb00416j.

V.Z. Kochmarskii, V.R. Gayevskii, O.V. Kochmarskyi, S.G. Nechiporuk, Study of the influence of the magnetic field on the process of crystallization of САСО3 from hydrocarbonate systems (HCS), Bulletin of the NUVHP 2(46), 234 (2009).

D.R. Lide, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90th Edition (CD-ROM Version 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL. ISBN-13: 978-1420090840, ISBN-10: 1420090844.

V.Z. Kochmarskii, V.R. Gayevskii, N.L. Tyshko Crystallization of calcium carbonate from hydrocarbonate solutions, Ukrainian Journal of Physics 62(5), 382 (2017); https://doi.org/10.15407/ujpe62.05.0382.

V.R. Gajevskiy, Electrical conductivity of aqueous solutions of carbon dioxide, Ukrainian Journal of Physics 60(3), 259 (2015); https://doi.org/10.15407/ujpe60.03.0258.

H.S. Harned, B.B. Owen, The physical chemistry of electrolytic solutions. Reinhold, New York (1967) OCLC Number / Unique Identifier:989635388.

D.G. Peters, J.M. Hayes, G. M. Hieftje, Chemical Separations and Measurements. Theory and Practice of Analytical Chemistry. W. B. Saunders Co. (1974) ISBN-13: ‎978-0721672038.

E.O. Mykhailova, M.O. Moroz, O.L. Sincheskull. Chemical precipitation of calcium carbonate of various crystal modifications, Bulletin of NTU "KhPI". Series: Chemistry, chemical technology and ecology 48(1269), 68 – 73 (2017). ISSN 2079-0821.

L.I. Mirkin. Reference book on X-ray structural analysis of polycrystals / sub. ed. prof. Ya.S. Umansky/ M. (1961).

V.I. Lysoivan, Measurement of unit cell parameters on a single-crystal spectrometer. Novosibirsk: Nauka, (1982).

A. Achour, A. Arman, M. Islam, A.A. Zavarian, A. Basim Al-Zubaidi, J. Szade Synthesis and characterization of porous CaCO3 micro/nano-particles, Eur. Phys. J. Plus 132, 267 (2017); https://doi.org/10.1140/epjp/i2017-11531-8.

Gen-Tao Zhou, Jimmy C. Yu, Xin-Chen Wang and Li-Zhi Zhang. Sonochemical synthesis of aragonite-type calcium carbonate with different morphologies, New. J. Chem. 28, 1027 (2004); https://doi.org/10.1039/B315198K.

Mehrdad Khatami, Hajar Q. Alijani, Farideh Mousazadeh, Nooshin Hashemi, Zahra Mahmoudi, Samaneh Darijani, Mehdi Bamorovat, Alireza Keyhani, Meghdad Abdollahpour-Alitappehe and Fariba Borhani. Calcium carbonate nanowires: greener biosynthesis and their leishmanicidal activity, RSC Adv. 10, 38063 (2020); https://doi.org/10.1039/D0RA04503A.

V.R. Gaevs'kyi, B.D. Nechyporuk, N.Yu. Novoselets'kyi, B.P. Rudyk, Electrolytic Fabrication of Zinc Oxide Nanoparticles, Ukr. J. Phys. 58 (4), 385 (2013); https://doi.org/10.15407/ujpe58.04.0385.

N.B. Danilevska, M.V. Moroz, M.Yu. Novoseletskyi, B.D. Nechiporuk, BP Rudyk. The influence of technological modes on the physical properties of zinc oxide nanocrystals obtained by the electrolytic method, Journal of physical research 20(3), 3601-1 (2016,); https://doi.org/10.30970/jps.20.3601.

P. Scherrer. Bestimmung der Grösse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Röntgensrahlen [Determination of the size and internal structure of colloidal particles using X-rays]. Nachr Ges Wiss Goettingen, Math-Phys Kl.; 98 (1918) German. http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?GDZPPN002505045.