Комплексный характер влияния поликарбоновых и фосфоновых кислот на кристаллизацию солей кальция и магния в динамических условиях

Исследовано влияние водорастворимых органических соединений (адипиновой, полиаспартамовой и фосфоновой кислот) и их композиций на кристаллизацию солей кальция и магния в динамических условиях. Установлено, что индукционный период фазообразования увеличивается в присутствии полиаспартамовой и фосфоновой кислот в 2,3–5,2 раза в диапазоне их содержания от 0,05 до 0,2 ppm. Результаты рентгенофазового анализа и электронно-микроскопического исследования подтверждают изменение фазового состава и морфологии образующегося кристаллического осадка. Установлено, что влияние двухосновной карбоновой кислоты на индукционный период, состав и структуру осадка значительно меньше. Определено, что композиция органических кислот также увеличивает индукционный период фазообразования. Комплексный ингибитор обеспечивает повышение уровня критического пересыщения в системе. Фосфонатные и карбоксильные группы ингибитора взаимодействуют с ионами кальция и магния, блокируют зародыши кристаллизации. При взаимодействии с дикарбоновой кислотой и адсорбцией поликислоты на поверхности образующихся кристаллов микрокристаллы растворяются.

1. Первов, А. Г. Водоснабжение промышленных предприятий / А. Г. Первов. – Москва, 2019. – 378 с.

2. Орлов, В. А. Диагностика трубопроводных сетей / В. А. Орлов, К. Е. Хренов. – Москва, 2018. – 100 с.

3. Basile, A. Advances in Membrane Technologies for Water Treatment: Materials, Processes and Applications / A. Basile, A. Cassano, k. Rastogi. – Woodhead Publishing, 2015. – 666 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-16469-04.

4. Alexandrov, D. V. To the theory of underwater ice evolution, or nonlinear dynamics of “false bottoms” / D. V. Alexandrov, I. G. Nizovtseva // Int. J. Heat Mass Trans. – 2008. – Vol. 51, N 21–22. – P. 5204–5208. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.11.061

5. Galenko, P. k. Traveling wave profiles for a crystalline front invading liquid states: Analytical and numerical solutions / P. K. Galenko, F. I. Sanches, k. R. Elder // Physica D. ‒ 2015. ‒ Vol. 308. ‒ P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.physd.2015.06.002

6. Meier, K. A molecular dynamics simulation study of the self-diffusion coeffcient and viscosity of the Lennard-Jones fluid / K. Meier, A. Laesecke, S. kabelac // Int. J. Thermophys. ‒ 2001. ‒ Vol. 22, N 1. ‒ P. 161‒173. https://doi.org/10.1023/a:1006715921252

7. Воробьев, А. Д. Стабилизация охлаждающих водооборотных систем фосфорорганическими соединениями / А. Д. Воробьев, О. Б. Дормешкин, Е. В. Воробьев // Журн. прикладной химии. – 2013. – Т. 86, № 5. – С. 766–770.

8. Chena, T. Assessing the effect of on scale formation–bulk precipitation and surface deposition / T. Chen, A. Neville, M. Yuan // J. Cryst. Growth. – 2005. – Vol. 275, N 1–2. – P. e1341–e1347. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2004.11.169

9. Воробьев, А. Д. Оценка эффективности ингибиторов осадкообразования в условиях моделирования охлаждающего водооборотного цикла / А. Д. Воробьев, О. Б. Дормешкин // Selected publications from the Water Harmony Project: Water Research and Technology, 2015. – С. 284–290.

10. Влияние полиакриловой кислоты и полиэтиленгликоля на кристаллизацию карбонатов кальция и магния / И. В. Шестак [и др.]. // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2010. – Т. 54, № 2. – С. 77–81.

11. Карбонаты: минералогия и химия / Р. Дж. Ридер [и др.]. – Москва, 1987. – 494 с.

12. In Situ Characterisation оf Calcite Growth And Inhibition Using Atomic Force Microscopy / M. M. Reyhani [et al.] // Int. J. Mod. Phys. B. – 2002. – Vol. 16, N 01n02. – P. 25–33. https://doi.org/10.1142/s021797920200941x

13. Baidakov, V. G. The self-diffusion coefficient in metastable states of a Lennard–Jones fluid / V. G. Baidakov, Z. R. Kozlova // Chem. Phys. Lett. ‒ 2010. ‒ Vol. 500, N 1‒3. ‒ P. 23‒27. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2010.09.066

14. Guo, J. Inhibition of Calcium Carbonate Nucleation with Aminophosphonates at High Temperature, pH and Ionic Strength / J. Guo, S. J. Severtson // Industrial & Engineering Chemistry Research. – 2004. – Vol. 43, N 17. – P. 5411–5417. https://doi.org/10.1021/ie049787i

15. Определение порогового эффекта антискалантов в процессе спонтанной кристаллизации солей кальция / А. Э. Коваленко [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. – 2016. – Т. 30, № 3. – С. 111–112.

16. Weijnen, M. P. C. The influence of various polyelectrolytes on the precipitation of gypsum / M. P. C. Weijnen, G. M. van Rosmalen // Desalination. – 1985. – Vol. 54. – P. 239–261. https://doi.org/10.1016/0011-9164(85)80021-7

17. Фрейдлин, Г. Н. Алифатические дикарбоновые кислоты / Г. Н. Фрейдлин. – Москва, 1978. – 264 с.

18. Штукенберг, А. Г. Ростовая диссимметризация кристаллов / А. Г. Штукенберг // Природа. – 2002. – № 6. – С. 16–21.

19. Методы оценки биоразлагаемости полимерных материалов / О. А. Ермолович [и др.] // Биотехнология. – 2005. – № 4. – С. 47–54.