Kalkudfældning, med flow. AMTech Aqua Miljø

Transkript

1 Kalkudfældning, med flow AMTech Aqua Miljø

2 Titel: Kalkudfældning, med flow AMTtech Aqua Miljø Rekvirent: AMTech Aqua Miljø ApS Herlev Hovedgade 119, 1sal 2730 Herlev Att.: Knud Zindel Udarbejdet af: Ulla Hjorth Jakobsen Gregersensvej Taastrup Beton Ordre nr: Dato: 14. september 2015 Rev: 12. januar 2017

3 Indhold 1. Baggrund og formål Baggrund Sammenfatning Opgavens omfang Resultater... 5 Dokumentation _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 3

4 1. Baggrund og formål 1.1. Baggrund I forlængelse af tidligere udførte kalkudfældningsforsøg er et nyt for søg startet op med konstant vand gennemstrømning. Undervejs i forsøget måles effekten fra opvarmning af vandet, og kalk udtages til identifikation ved SEM. Forsøgsbeskrivelse Til det 1ste forsøg er der anvendt et specielt fremstillet plexiglaskar. Da dette sprang læk blev et nyt glaskar fremstillet med målene 30x30x60cm. Dette blev anvendt til de efterfølgende forsøg. Der er desforuden anvendt varmelegeme TC120 fra Grant Scientific og AMTech s vandbehandlingsudstyr (kalkknuser). Forsøget er fortaget i 2 step med vand gennemstrømning og ved en temperatur på 60 o C. Hver morgen er vandet i karet udskiftet med henholdsvis behandlet, ubehandlet vand således at der aldrig kommer det forkerte vand i karet. 1ste forsøg foretages med behandlet vand, derefter køres et forsøg med almindelig vandhanevand. Forsøgsdele er renset for kalk mellem første og andet forsøg. Hver forsøg er kørt 30 dage. Belægninger på kar og varmelegeme er jævnligt fotograferet under forsøgenes varighed. OPM-SEM Visual beskrivelse af de udfældede kalkmineraler er foretaget ved hjælp af Optisk og Scanning Elektron Mikroskopi. Deltaljeret beskrivelse af forsøgene findes i Dokumentations bilag _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 4

5 2. Sammenfatning 2.1. Opgavens omfang Der er udført følgende undersøgelser: Forsøg med behandlet og normalt vandhanevand OPM-SEM analyse af udfældninger 2.2. Resultater Forsøg 1: Behandlet vand med gennemstrømning (se detaljer i Dokumentationsdel) I løbet af forsøgsperioden, fra den 10. november til den 19. december, dannedes der en tynd, grynet kalkbelægning på karets sider (Figur 1 og 2). Belægningen blev til en start mere og mere tæt men i løbet af den sidste uge af forsøgets varighed begyndte kalken af skalle af. Kalken kunne hele tiden nemt gnides af glasset, med en finger. Efter forsøgsstop kunne kalken nemt fjernes fra karets sider med en træpind. Figur 1: Forsøgsstart 10/11-14 Figur 2: Forsøgsslut 19/11-14 I løbet af forsøget dannedes en tynd skorpe på varmelegemet (Figur 3 og 4). Denne skorpe skallede dog jævnligt af undervejs i forsøget og blev aldrig til et tyk belægning. Efter forsøgsstop kunne kalken nemt vippes af med en træpind. Kalkbelægningens farve fremstår svagt gullig. Figur 3: Første kalkudfældning omkring 8/12-14 Figur 4: Kalk på varmelegene ved forsøgsslut 19/ _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 5

6 Måling Som vist i Figur 5 er forholdet mellem tid og KWh, er ens igennem hele forsøgsperioden. Forholdet er 0, Forsøg KWh y = 7,4964x - 0, dage Figur 5: KWh versus tid (dage). Den lineære regression er indtegnet. OPM-SEM analyse Ved forsøgsstop er belægninger fra karet udtaget og undersøgt ved hjælp af optisk mikroskopi og SEM analyse. Udfældningen består af relativt store euhedrale (velformede) krystaller bestående af CaCO3. Krystallerne er usammenhængende og relativt løs siddende dvs. de enkelte krystaller kan nemt iagttages. Der er ikke dannet en egentlig kalkskorpe. Figur 6: Krystaller udfældet i kar med behandlet vand. Pol & X-pol lys. 1ste forsøg. Foto taget i 200x forstørrelse _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 6

7 Figur 7: Krystaller udfældet i kar med behandlet vand. SEM backscatter foto. 1ste forsøg. Forsøg 2; Almindeligt vandhanevand I løbet af forsøgsperioden, fra den 20. april til den 26. maj, dannedes der en tæt kalkbelægning på karets sider (Figur 8 og 9). Belægningen blev mere og mere tæt og sad generelt fast, dog begyndte kalken mod forsøgets slutning at falde af i store flager. Kalken kunne generelt ikke gnides af glasset med en finger. Figur 8: Forsøgsstart 20/4-15 Figur 9: Forsøgsslut 26/5-15 I løbet af forsøget dannedes en relativ tyk skorpe på varmelegemet (Figur 10 og 11). Der sås ikke den store afskalning af kalk på varmelegemet under forsøgets varighed. Kalkbelægningens farve fremstår svagt gullig _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 7

8 Figur 10: Første kalkudfældning omkring 21/4-15 Figur 11: Kalk på varmelegene ved forsøgsslut 26/5-15 Måling Som vist i Figur 12 er forholdet mellem tid og KWh, relativ ens igennem hele forsøgsperioden. Forholdet er ca. 0, Forsøg y = 8,2667x - 1, KWh dage Figur 12: KWh versus tid (dage). Den lineære regression er indtegnet. OPM-SEM analyse Ved forsøgsstop er belægninger fra karet udtaget og undersøgt ved hjælp af optisk mikroskopi og SEM analyse. Udfældningen består af relativt små tætsiddende, sammenvoksede, ensartede krystaller bestående af CaCO3. Krystalvæksten danner en tæt skorpe _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 8

9 Figur 13: Krystaller udfældet i kar med almindeligt vandhanevand; Pol & X-pol lys. 2nd forsøg. Foto taget i 400x forstørrelse. Figur 14: Krystaller udfældet i kar med almindeligt vandhanevand. SEM backscatter foto. 2nd forsøg. Sammenligning af resultater Nedenstående ses foto taget af kalkudfældningerne efter forsøg 1 og 2 (Figur 15). Det ses tydeligt at udfældningen efter forsøg 1 er sandet, hvorimod den er mere flaget efter forsøg 2. Kalksandet fra forsøg 1 fremstår også med små glinsende krystalflader, hvorimod kalken er helt mat i forsøg _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 9

10 Figur 15: Udseende af kalkudfældningerne i de 2 forsøg. Figur 16 viser forskellen i udseende af kalken i 2000x forstørrelse. Det ses tydelig at krystallerne i forsøg 1 er de største og mest løst lejrede. I forsøg 2 ses meget små og tætsiddende krystaller, dannende en skorpe. Figur 16: Forskelle i krystalstruktur imellem de 2 forsøg. Alle foto er optaget i 200x forstørrelse. Backscatter mode. Forsøget med måling af KWh per tid, viser at der bruges mindst strøm til at varme vandet op til 60 grader, når karet cirkuleres med behandlet vand i forhold til almindeligt vandhanevand (Figur 17). Forskellen i KWh mellem de 2 vandtyper stiger med tid, dvs. kurven for alm. vandhanevand er stejlere end kurven for behandlet vand. Den konstante hældning af kurverne indikerer at de 2 varmelegemer ikke har tabt effekt under forsøget _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 10

11 KWh Forsøg 1 Forsøg Tid, dage Figur 17: Sammenligning af strømforbrug imellem de 2 forsøg., Byggeri Ulla Hjorth Jakobsen Ph.D., Geolog, Seniorkonsulent _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 11

12 Dokumentation _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 12

13 Forsøgsbeskrivelse Plexiglaskar lige fyldt med behandlet vand. Forsøg 1: Start 17 november 2014 Tjek af temperatur; 60 o C. Glaskar lige fyldt med almindeligt vandhanevand. Forsøg 2: Start 20 april 2015 Forsøg 1: Behandlet vand efter 30 dage Forsøg 2: Alm. vandhanevand efter 30 dage _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 13

14 Fotodokumentation Objekt: Forsøg 1, Behandlet vand Kalk på varmelegeme 1: 1/12 2: 8/12 3: 15/12 4: 19/ _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 14

15 Fotodokumentation Objekt: Forsøg 1, Behandlet vand Kalk på kar 1: 1/12 2: 8/12 3: 15/12 4: 19/ _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 15

16 Fotodokumentation Objekt: Forsøg 2, Vandhanevand Kalk på varmelegeme 1: 21/4 2: 26/4 3: 29/4 4: 8/5 5: 11/5 6: 26/ _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 16

17 Fotodokumentation Objekt: Forsøg 2, Vandhanevand Kalk på kar 1: 24/4 2: 4/5 3: 11/5 4: 26/ _AMTECH_flow_uhj-petro_140915rev.docx 17