Testata kalkinhajottajan toimivuutta laboratorio-olosuhteissa.

Transkriptio

1 TUTKIMUSSELOSTUS NRO PRO 463/02 1 (4) Tilaaja Oy Metro Therm Ab Kuutamokatu 8A Karri Siren ESPOO ja Nordkalk Oyj Abp Jari Laakkonen Tytyri Lohja Tilaus Käsittelijä Kohde Tehtävä Palaveri VTT/Prosessit yksikössä. Tapio Klasila, p , Tapio Klasila@vtt.fi Metrotherm kalkinhajottaja. Testata kalkinhajottajan toimivuutta laboratorio-olosuhteissa. Espoo, Kehityspäällikkö Arto Kiviranta Laboratorioteknikko Tapio Klasila LIITTEET 8 kpl JAKELU Tilaaja VTT Prosessit arkisto Käsittelijä VT T PROSESSIT Käyntiosoite: Biologinkuja 7, Espoo PL 1401, VTT Puh. (09) 4561 Faksi (09) Etunimi.sukunimi@vtt.fi Y-tunnus

2 TUTKIMUSSELOSTUS NRO PRO 463/02 2 (4) Suoritus Koelaitteisto Koetta varten rakennettiin 30 l teräsaltaaseen kierrätysputkitus polyeteeniputkesta. Kierrätysmoottorina käytettiin 45 W vesipumppua. Muoviputkistoon, heti moottorin jälkeen, kytkettiin Agua 2000 kalkinhajottaja laitteiston asennusohjeiden mukaisesti. Kalkinhajottajan jälkeiselle putkiosuudelle tehtiin 4 reikää, josta liuos pääsi tippumaan lasilevylle. Lasilevyltä liuos valui hiljalleen takaisin altaaseen. Allas suojattiin kalvolla. Kuva koelaitteistossa on liitteessä 1. Koeliuos Koetta varten vesiliuos tehtiin erittäin kovan veden ja runsas rautaisen juomaveden mukaiseksi. Kalsium lisättiin kalsiumkloridina ja vetykarbonaatti-ionit natriumvetykarbonaattina, jotka ovat hyvin vesiliukoisia. Rauta lisäys tehtiin rautakloridina. Liuos valmistettiin lisäämällä 30 l:aan verkostovettä seuraavat määrät reagensseja: 11,86 g kalsiumkloridia, CaCl 2 9,00 g natriumvetykarbonaattia, NaHCO 3 1,45 g kidevedellistä rautakloridia, FeCl 3 6 H 2 O Kalsiumlisäys vastaa kovuutta 3,6 mmol/l eli saksalaisena kovuusarvona noin 20 dh. Rauta lisäys on noin 1 mg/l. Kierrätyskoe Vaihe 1 Ensimmäisessä vaiheessa koeliuosta kierrätettiin ilman kalkinhajottajaa. yhteensä 5 vuorokautta. Havaintoja: Ensimmäisen vuorokauden jälkeen lasilevylle oli kertynyt jo selvää saostumaa. Saostuma kasvoi tasaisesti lasilevyllä kokeen edetessä. Saostuma värjäytyi kellertäväksi liuoksen sisältämän raudan vaikutuksesta. Kuva kuivatusta lasilevystä 5 vuorokauden jälkeen on esitetty liitteen 2 kuvassa 3. Analyysiä varten lasilevyllä oleva saostuma kaavittiin irti platiniumveitsellä. Altaan pohjalla oli sekä irtonaista saostumaa että seinämiin ja pohjalle kiinnittynyttä saostumaa. VTT:n nimen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT:stä saadun kirjallisen luvan perusteella.

3 TUTKIMUSSELOSTUS NRO PRO 463/02 3 (4) Vaihe 2 Laitteisto puhdistettiin vaiheen 1 jälkeen. Koeliuoksena käytettiin pitoisuuksiltaan samaa liuosta kuin vaiheessa 1. Kalkinhajottaja kytkettiin päälle ja liuosta kierrätettiin 5 vuorokautta. Havaintoja: Vaaleaa sakkaa oli havaittavissa pieniä määriä lasilevyllä muutaman tunnin kuluessa kokeen alusta. Saostuma liukui osittain lasilevyä pitkin takaisin altaaseen. Ensimmäisen vuorokauden jälkeen lasilevylle oli jäänyt virtauksen kohdalle jäljet saostumasta. Silminnähden saostuma ei kuitenkaan lisääntynyt kokeen aikana. Saostuma ei ollut värjäytynyt niin voimakkaasti kuin koevaiheessa 1. Kuva kuivatusta lasilevystä 5 vuorokauden jälkeen on esitetty liitteen 2 kuvassa 4. Analyysiä varten lasilevyllä oleva saostuma kaavittiin irti platiniumveitsellä. Altaan pohjalla oli pääosin irtonaista saostumaa. Altaan seinämiin ja pohjaan oli tarttunut ohut vaalea kerros saostumaa. Saostumaa oli altaassa enemmän, kuin vaiheessa 1. Analyysit Vaiheissa 1 ja 2 lasilevylle syntyneet saostumat ja altaaseen kertyneet saostumat analysoitiin kiderakenteen ja kidekoon määrittämiseksi. Analyysit suoritettiin käyttäen Philips X Pert MPD röntgendiffraktometria ja pulverimenetelmää. Röntgendiffraktogrammien perusteella molemmissa vaiheissa syntyneet sakat, sekä altaaseen että lasilevylle, ovat kiderakenteeltaan samaa kalsiumkarbonaattia (CaCO 3, calsite). Näytteiden diffraktioheijastumien puolileveyden perusteella kidekoko on sakoissa samaa luokkaa. Vaiheen 1 (ilman kalkinhajottajaa) lasilevyn sakan diffraktogrammi on esitetty liitteessä 3. Vaiheen 2 (kalkinhajottajan kanssa) lasilevyn sakan diffraktogrammi on esitetty liitteessä 4. Liitteessä 5 on esitetty päällekkäin molempien lasilevyillä olevien sakkojen diffraktogrammit. Liitteessä 6 on esitetty vaiheen 1 (ilman kalkinhajottajaa) altaaseen kertyneen sakan diffraktogrammi. Liitteessä 7 on esitetty vaiheen 2 (kalkinhajottajan kanssa) altaaseen kertyneen sakan diffraktogrammi. Liitteen 8 diffraktogrammissa on esitetty molempien altaaseen kertyneiden sakkojen diffraktogrammit päällekkäin. VTT:n nimen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT:stä saadun kirjallisen luvan perusteella.

4 TUTKIMUSSELOSTUS NRO PRO 463/02 4 (4) Yhteenveto Koeolosuhteissa, jossa erittäin kova vesi tippuu lasilevylle ja on alttiina myös ilman hiilidioksidille, saostuminen on kiivasta. Kokeen tarkoitus olikin vain verrata vähentääkö kalkinhajottaja saostuman syntymistä. Näissä koeolosuhteissa suoritettujen kokeiden perusteella kalkinhajottaja vähentää kalsiumkarbonaattikerrostuman muodostumista lasilevylle. Analyysien perusteella saostumat ovat kiderakenteeltaan ja kidekooltaan samanlaisia, joten laitteen toimintaperiaatetta on vaikea päätellä. Saostuman syntymisen perusteella näyttäisi jopa siltä, että kalkinhajottaja saostaisi veden sisältämät kalsiumionit kalsiumkarbonaatiksi, joka sitten irtonaisena kiteenä kulkeutuisi veden mukana. Tällainen irtonainen kide ei myöskään tarttuisi putki- ym. pinnoille samalla tavalla kuin pinnoilla tapahtuva saostuminen, joka jää pintaan kiinni saostuessaan ja kertyy aikaa myöten kerroksiksi. VTT:n nimen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT:stä saadun kirjallisen luvan perusteella.

5 Liite 1 Kuva 1. Koelaitteisto Kuva 2. Kalkinhajottaja.

6 Liite 2 Kuva 3. Lasilevy 5 vuorokauden jälkeen ilman kalkinhajottajaa Kuva 4. Lasilevy 5 vuorokauden jälkeen kalkinhajottajan kanssa.

7 Liite 3

8 Liite 4

9 Liite 5

10 Liite 6

11 Liite 7

12 Liite 8