Καθαρισμός του νερού από τη καταβύθιση ανθρακικού ασβεστίου σε διεπιφάνεια στερεού-υγρού, υπό την επίδραση μαγνητικού πεδίου μέσα σε τυρβώδη ροή

Abstract

Η εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου σχετικά υψηλής έντασης (~0.4Τ) στη ροή του νερού, ευνοεί τη κατακρήμνιση του ανθρακικού ασβεστίου με τη μορφή του αραγωνίτη έναντι του ασβεστίτη, στα τοιχώματα του σωλήνα. Χωρίς τη παρουσία του πεδίου, ο σχηματισμός του ασβεστίτη συμβαίνει σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη από το σχηματισμό του αραγωνίτη και σε συνηθισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, ο ασβεστίτης είναι η κυρίαρχη κρυσταλλική μορφή με την οποία συντελείται η καταβύθιση του ανθρακικού ασβεστίου στην διεπιφάνεια στερεού-υγρού. Οι δυνάμεις συνάφειας του αραγωνίτη με το υλικό του τοιχώματος είναι ασθενείς, με αποτέλεσμα οι μικρο-δομές του ανθρακικού ασβεστίου να συμπαρασύρονται από τη ροή του νερού. Προϋπόθεση για την εμφάνιση του φαινομένου είναι η παρουσία τυρβώδους ροής, μέσω της οποίας μπορούν να ενισχυθούν οι αυθόρμητα εμφανιζόμενες μαγνητικές διακυμάνσεις, που αναπτύσσονται εντός της ροής του νερού, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται οι κατάλληλες θερμοδυναμικές συνθήκες για το σχηματισμό του αραγωνίτη. Με την εφαρμογή του μαγνητικού πεδίου, υπάρχουν ενδείξεις, ότι συντελείται αποδόμηση των σχηματισμών του ασβεστίτη που βρίσκονται σε επαφή με τη ροή, φαινόμενο στο οποίο επικεντρώνεται και η έρευνα της παρούσας εργασίας. Στις επιφάνειες όπου οι δομές του ανθρακικού ασβεστίου βρίσκονται σε επαφή με το νερό, έχει παρατηρηθεί αλλαγή φάσης από ασβεστίτη σε αραγωνίτη, η οποία δύναται να προκαλέσει το θρυμματισμό της κρυσταλλικής δομής και τη σταδιακή αποδόμηση των καθαλατώσεων. Για τα πειράματα χρησιμοποιήθηκε νερό βρύσης, σχετικά μεγάλης σκληρότητας, το οποίο ανακυκλώνονταν σε κλειστό υδραυλικό δίκτυο. Οι δοκιμές έγιναν σε μικρού μεγέθους δοκίμια που τοποθετήθηκαν εντός της ροής του νερού. Παρατηρήθηκε αρχικά ότι η επιβολή μαγνητικού πεδίου εμποδίζει την εναπόθεση του CaCO 3 , ενώ επόμενη δοκιμή έδειξε μείωση του βάρους των επικαθίσεων. Απαιτείται ωστόσο περαιτέρω έρευνα για τη παροχή ισχυρότερων ενδείξεων, σχετικά με την εμφάνιση του φαινομένου της αλλαγής φάσης από ασβεστίτη σε αραγωνίτη.