search query: @keyword käänteisosmoosi / total: 19
results-list
reference: 11 / 19
« previous | next »
Author:Nortio, Jenni
Title:Quartz Crystal Microbalance as Research Tool for Antiscalant Research
Kvartsikidevaa'an käyttö saostumanestoaineiden tutkimuksessa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2013
Pages:viii + 95 + [1]      Language:   eng
Department/School:Kemian laitos
Main subject:Epäorgaaninen kemia   (Kem-35)
Supervisor:Karppinen, Maarit
Instructor:Lybeck, Jenni ; Murtomäki, Lasse
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  1966   | Archive
Keywords:quartz chrystal
microbalance with dissipation
reverse osmosis
antiscalant
CaCO3 scaling
kvartsikidevaaka
dissipaatiota mittaava
käänteisosmoosi
saostumanesto
CaCO3 saostuminen
Abstract (eng): The reverse osmosis (RO) technique is a widely used technique in brackish and sea water desalination, where brine is compressed through a semi-permeable membrane.
The main problem in RO technology is the blocking of the membrane due to mineral precipitation (scaling), biofilm formation (bio fouling) or precipitation of colloidal particles or dissolved organic matter (fouling).
Membrane blocking can be prevented with a proper pre-treatment or addition of antiscalants.
The inhibition mechanisms of antiscalants are threshold inhibition, crystal distortion, dispersion and chelation.
When the inhibition mechanisms are known, better antiscalants can be developed.

In this work the utilization of quartz crystal microbalance without (QCM) and with energy dissipation (QCM-D) in the study of antiscalants is investigated.
QCM is based on pietzoelectric effect where an applied voltage across the crystal makes it to oscillate.
The resonant frequency of quartz decreases proportionally to the mass adhered onto the crystal.
Viscoelastic properties of adhered mass can be examined with QCM-D.

In the literature part of this work, the RO and QCM techniques are shortly presented.
Applications of QCM and QCM-D are introduced, emphasizing the utilization of the techniques in liquid phase, especially in the study of reverse osmosis membranes, fouling, scaling and scale inhibition.

In the experimental part, QCM and QCM-D systems were optimized for the study of CaCO3 scale inhibition.
Three antiscalants, polyacrylic acid (PAA), aminotris (methylenephosphonic acid) (ATMP) and polyaspartic acid (PASP), were compared and their scale inhibition mechanisms were investigated.
A QCM test system was built.
The quartz crystals were spin-coated uniformly with polystyrene.
The antiscalant concentrations were 0.26 ppm, 0.5 ppm, 1 ppm and 2 ppm in optimized test solution with 500 ppm of CaCO3.
Unfortunately reproducible QCM measurements were not achieved.

With QCM-D, successful measurements were carried out.
The adsorption of CaCO3 on polystyrene was found to be nearly reversible with PAA and ATMP, but not with PASP.
All the antiscalants in the dosage of 2 ppm inhibited the CaC03 scaling.
The best antiscalant in the dosage of 1 ppm was ATMP, then PAA and the least effective was PASP.
The order in the effectiveness of PAA and PASP was the same as in the jar test results, proving that QCM-D can be used for the comparison of different antiscalants.
The inhibition mechanism of the antiscalants was investigated.
Coatings were investigated with atomic force microscopy and X-ray diffraction after QCM measurements.
Since crystalline CaCO3 was not observed, crystal distortion is suggested for the inhibition mechanism for PASP and PAA.
The inhibition mechanism for ATMP remained unclarified.
Abstract (fin): Käänteisosmoosi on meri- ja murtoveden suolanpoistossa yleisesti käytetty tekniikka, jossa suolapitoista vettä johdetaan puoliläpäisevän membraanin läpi.
Käänteisosmoositekniikan ongelmana on membraanien tukkeutuminen biologisella ja orgaanisella materiaalilla sekä epäorgaanisilla suoloilla.
Tukkeutumista voidaan estää esikäsittelyllä ja saostumanestoaineilla, joiden mahdollisia vaikutusmekanismeja ovat saostuvan aineen kyllästyksen esto, saostumakiteen kasvun vääristäminen, dispersio ja kelaatio.
Kun vaikutusmekanismeja opitaan tuntemaan paremmin, voidaan kehittää entistä tehokkaampia saostumanestoaineita.

Tässä työssä tutkittiin kvartsikidevaa'an (QCM) ja dissipaatiota mittaavan kvartsikidevaa'an (QCM-D) käyttöä saostumanestoaineiden tutkimuksessa.
QCM:n toiminta perustuu pietsosähköiseen ilmiöön, jossa kiteeseen kytketty jännite saa sen värähtelemään.
Värähtelyn taajuuden lasku vastaa kiteeseen kiinnittyneen massan määrää.
QCM-D:llä voidaan tutkia kiinnittyneen massan viskoelastisia ominaisuuksia.

Työn kirjallisuusosassa esitellään käänteisosmoosi- ja QCM-tekniikoiden perusteet.
QCM:n ja QCM-D:n sovellukset käsitellään keskittyen menetelmien käyttöön nestefaasissa, erityisesti käänteisosmoosi-membraanien ja niiden tukkeutumisen tutkimuksessa.

Kokeellisessa osassa optimoitiin QCM- ja QCM-D-kokeiden olosuhteita CaCO3:n saostumaneston tutkimiseen.
Työssä vertailtiin kolmea eri saostumanestoainetta, polyakryylihappoa (PAA), aminotrismetyleenifosfiinihappoa (ATMP) ja polyaspargiinihappoa (PASP), ja selvitettiin niiden saostumanestomekanismeja.
Tutkimusta varten rakennettiin QCM-testisysteemi.
Kvartsikiteet päällystettiin polystyreenillä spin-coating-menetelmällä.
Mittaukset tehtiin neljällä eri saostumanestoaineen pitoisuudella, 0.26 ppm, 0.5 ppm, 1 ppm ja 2 ppm, optimoidussa 500 ppm:n CaCO3liuoksessa.
Valitettavasti QCM-systeemin toistettavuus oli huono, joten optimointi jäi epätäydelliseksi.

QCM-D laitteistolla suoritettiin onnistunut koesarja.
CaCO3:n adsorptio polystyreenipinnalla oli lähes reversiibeli PAA- ja ATMP-kokeissa, mutta ei PASP-kokeissa.
Kaikki saostumanestoaineet estivät saostumista 2 ppm annostuksella.
Paras saostumanesto 1 ppm:n annostuksella saavutettiin ATMP:lla, sitten PAA:lla ja huonoin PASP:lla.
Järjestys PAA:n ja PASP:n osalta on sama kuin purkkitestissä (jar test), joten voidaan päätellä, että QCM-D soveltuu saostumanestoaineiden vertailuun.
Päällysteitä tutkittiin atomivoimamikroskoopilla ja röntgendiffraktiolla QCM-kokeiden jälkeen.
PAA:n ja PASP:n saostumanestomekanismiksi ehdotetaan kiteen kasvun vääristymää.
ATMP:n saostumanestomekanismille ei saatu varmuutta.
ED:2013-02-26
INSSI record number: 45869
+ add basket
« previous | next »
INSSI