pH Measurement in High Ionic Strength Brines : Calibration of a combined glass electrode to obtain accurate pH measurements for use in a coupled single pass SWRO boron removal model
Marvin, Esra (2013)
Marvin, Esra
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2013061113816
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2013061113816
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksen oli kalibroida yhdistelmä elektrodi, jotta korkean kokonaiskonsentraation omaavien suolaliuosten pH voitaisiin mitata tarkasti. pH mittaukset korkeissa kokonaiskonsentraation omaavissa suolaliuoksissa ovat alttiita virheille kun kalibroinissa käytetään standardi puskuriliuoksia. Tämän opinnäytetyön käytännön osuus oli osa suurempaa, Israel Institute of Technology:ssa tehtävää projektia. Projektissa kehitetään ja mallinetaan uutta käänteisosmoosiin perustuvaa boorin poisto menetelmää. Kehitettävän kalibroinnin tavoitteena oli saavuttaa pH mittauksia, jotka ovat yhdenmukaisia Pitzer- mallin kanssa. Uuttaa kalibrointia voidaan käyttää boorin poisto prosessin syöttöveden tarkempaan pH määritykseen. Tarkemman pH mittauksen arvoidaan parantavan prosessin mallinnusta.
Osana tätä opinnäytetyötä, laboratoriossa testattiin NaCl:n lisäystä puskuriliuoksiin ja Pitzer mallin yleistä kykyä mallintaa korkean kokonaiskonsentraation omaavia liuoksia. Borax ja karbonaatti näytteiden pH mitattiin standardi kalibroidulla elektrodilla ja uudella kalibroinnilla. Näytteisiin oli lisätty eri määriä synteettistä merivettä. Tuloksia verrattiin PHREEQC ohjelmassa mallinnettuihin tuloksiin. Tulokset osoittivat, että standardi kalibroidun elektrodin ja Pitzer mallin ero voi olla jopa 0.1 pH yksikköä kun pH mittauksia tehdään korkean kokonaiskonsentraation omaavissa suolaliuoksisa. Muiden testattujen mallien ero oli vielä suurempi. pH mittausten tarkkuutta pystyttiin parantamaan lisaäämällä NaCl:a kalibrointi liuoksiin. 0.75M NaCl konsentraatio kalibrointi liuoksissa parnasi pH mittausten tarkkuutta 0.03 pH yksiköön kun mitattavien näytteiden suolapitoisuus vastasi 2.5 kertaa merivettä.
Tässä opinnäytetyössä todennettiin, että Pitzer mallin kanssa yhdenmukaisia pH mittauksia voidaan saavuttaa yksinkertaisella ja käytännöllisellä kalibroinnilla. Kuitenkin lisää mittauksia ja tutkimusta tarvitaan ennekuin menetelmää voidaan alkaa käyttää laajemmin. Esteenä menetelmän laajemmalle käytölle on myös tällähetkellä Pitzer mallissa käytettävien parametrien epävarmuus. Pitzer mallin epävarmuustekijät vaikuttavat tässä työssä esitetyn kalibrointi menetelmän ja pH mittausten epävarmuuteen, eikä täten kokonaista epävarmuus laskelmaa voida suorittaa.
Osana tätä opinnäytetyötä, laboratoriossa testattiin NaCl:n lisäystä puskuriliuoksiin ja Pitzer mallin yleistä kykyä mallintaa korkean kokonaiskonsentraation omaavia liuoksia. Borax ja karbonaatti näytteiden pH mitattiin standardi kalibroidulla elektrodilla ja uudella kalibroinnilla. Näytteisiin oli lisätty eri määriä synteettistä merivettä. Tuloksia verrattiin PHREEQC ohjelmassa mallinnettuihin tuloksiin. Tulokset osoittivat, että standardi kalibroidun elektrodin ja Pitzer mallin ero voi olla jopa 0.1 pH yksikköä kun pH mittauksia tehdään korkean kokonaiskonsentraation omaavissa suolaliuoksisa. Muiden testattujen mallien ero oli vielä suurempi. pH mittausten tarkkuutta pystyttiin parantamaan lisaäämällä NaCl:a kalibrointi liuoksiin. 0.75M NaCl konsentraatio kalibrointi liuoksissa parnasi pH mittausten tarkkuutta 0.03 pH yksiköön kun mitattavien näytteiden suolapitoisuus vastasi 2.5 kertaa merivettä.
Tässä opinnäytetyössä todennettiin, että Pitzer mallin kanssa yhdenmukaisia pH mittauksia voidaan saavuttaa yksinkertaisella ja käytännöllisellä kalibroinnilla. Kuitenkin lisää mittauksia ja tutkimusta tarvitaan ennekuin menetelmää voidaan alkaa käyttää laajemmin. Esteenä menetelmän laajemmalle käytölle on myös tällähetkellä Pitzer mallissa käytettävien parametrien epävarmuus. Pitzer mallin epävarmuustekijät vaikuttavat tässä työssä esitetyn kalibrointi menetelmän ja pH mittausten epävarmuuteen, eikä täten kokonaista epävarmuus laskelmaa voida suorittaa.