Ali Mousa Al-Atia

Crystallization of Inorganic Compounds - Scaling in Seawater Desalination

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.) vorgelegt dem Zentrum für Ingenieurwissenschaften der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 08.12.2008

Abstract
Die wichtigsten Einflüsse auf die Breite der metastabilen Zone sind die Art und Konzentration der vorhandenen Verunreinigungen in der Lösung. Das Vorhandensein von Verunreinigungen in der Lösung führt zu verschiedenen Störungen auf den Ertrag eines Produkts. Nur eine experimentelle Bestimmung für die Auswirkungen von Verunreinigungen besteht in der einschlägigen Literatur ohne Auslegung der bestehenden Ergebnisse. Die meisten Erklärungen der Kristallzüchtung unter additiven Effekten beginnen bei der festen Phase, aber nicht berücksichtigt die Änderung in der Struktur der Lösung, wenn Zusatzstoffe hinzugefügt werden, um eine Lösung zu finden.
Hier wurde geprüft, ob die Eigenschaften der intermolekularen Wechselwirkungen von Kationen und Anionen für jeden Zusatzstoff, Lösungsmittel und Salz in der Lösung der Schlüssel für eine Interpretation der Einflüsse von Zusatzstoffen auf der metastabile Zone Breite von anorganischen Verbindungen sind.
Auch diese Studie zeigt, die Möglichkeit zur Reduzierung der scale Bildung z. B. in Meerwasserentsalzungsanlagen. Die wichtigste Idee des Konzepts ist eine Verringerung der Menge von Kalzium-Ionen, die zu den wichtigsten scaling Problem in Meerwasserentsalzungsanlagen wie CaCO3 und CaSO4 scales. Diese Verringerung der Calcium-Ionen kann durchgeführt werden, bevor der Feed der Meerwasser-Entsalzung unit eingeflossen wird. Es kann als Niederschlag Trennung und Einheit definiert werden. In dieser unit wird es empfohlen, die Kraft von Ultraschall zur Beschleunigung der Ausfällung von Calciumcarbonat nach Änderung der Grad der Übersättigung in Meerwasser. So NaHCO3 wurde hinzugefügt, um den Grad der Übersättigung CaCO3 im künstlichen Meerwasser zu erhöhen.

The most important influences on the width of the metastable zone are the kind and concentration of the impurities existing in the solution. The presence of impurities in solution leads to different disturbances on the yield of a product. Only an experimental determination for the effects of impurities exists in the relevant literature without any interpretation of the existing results. Most explanations of crystal growth under additive effects start at the solid phase but do not take into account the change in the structure of the solution when additives are added to a solution.
Here it was investigated if the properties of intermolecular interactions cations and anions each for additive, solvent and salt in solution are the key to an interpretation of influences of additives on the metastable zone width of inorganic compounds.
Also this study shows the possibility to reduce scale formation e.g. in seawater desalination. The principal idea of the concept is a reduction of the amount of calcium ions, which are causing the main scaling problem in seawater desalination such as CaCO3 and CaSO4 scales. This reduction of calcium ions can be carried out before the feed of the seawater enters the desalination unit. It can be defined as precipitation and separation unit. In this unit, it is suggested to use the power of ultrasound to accelerate the precipitation of calcium carbonate after modifying the degree of supersaturation in seawater. Thus NaHCO3 was added to increase the degree of CaCO3 supersaturation in artificial seawater.

Keywords:
additiv, Hydratation Enthalpie, metasatable Zone, anorganische Verbindungen, scales Reduzierung, Meerwasserentsalzungsanlagen, Kraft von Ultraschall

additives, hydration enthalpy, metasatable zone, inorganic compounds, scaling reduction, seawater desalination, power of ultrasound

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Inhaltsverzeichnis
Title page, Table of content
1. Introduction (1)
2. State of the Art (2-19)
3. Experimental Work (20-26)
4. Results (27-59)
5. Discussion (60-79)
6. Conclusion (80-81)
7. Summary (82-83)
8. Nomenclature (84-85)
9. References (86-91)