磁気水処理による炭酸カルシウムの均一沈殿と不均一沈殿への影響

この論文では、 磁場 に 硬水からの炭酸カルシウムスケールの沈殿プロセス炭酸純水を磁場内で一定流量で循環させた。この処理後、溶解した炭酸ガスを脱気して炭酸カルシウムの沈殿を誘発した。核形成時間は pH と Ca2+ 濃度の変化から特定した。均質核形成と不均質核形成の比率は沈殿した炭酸カルシウムの質量測定から決定した。

磁気処理により沈殿物の総量が増加することが示されています。この効果は、溶液の pH、流量、処理時間によって異なります。さらに、磁気処理により、均一核形成と不均一核形成の比率が変わります。均一核形成は、水の pH、流量、滞留時間の増加によって促進されます。磁気処理により、これらの効果は 15 分間の処理時間で最大限に高まります。炭酸カルシウムのコロイド粒子の存在は必要ないことが示されています。主な磁気効果は、溶液中に存在し、炭酸カルシウム沈殿の核形成プロセスに関与するイオン種の会合に関係していると考えられています。

1 はじめに

硬水の磁気スケール防止処理（AMT）は現在、工業システム、特に熱交換器の壁や家庭用機器の堆積物を防ぐために使用されています（磁気スケール防止処理に関する国際会議の議事録、1996年、MAG 3、1999年）。この種の物理的処理には、高価で人命に有害であったり環境に有害である可能性のある強酸やポリリン酸などの化学物質の使用を避けるという大きな利点があります。AMTは半世紀以上にわたって使用されています。最初の商業的な処理は、1996年に開始されました。
この装置は 1945 年にベルギーで特許を取得しました (Vemeiren、1958)。強力な電磁石は、1960 年代からソ連の温水システムで使用されていました (Grutsch、1977)。AMT の応用は、1975 年から米国で報告されています (Grutsch、1977; Grutsch および McClintock、1984)。多くの場合、磁場はさまざまな幾何学的構成の永久磁石によって生成されます。いくつかの装置は、AC またはパルス磁場に基づいています (Oshitani ら、1999)。Baker および Judd (1996) のレビュー論文によると、この長い経験にもかかわらず、この処理の効率は依然として議論の余地があり、現象を明確に説明することはできません。

AMT による CaCO3 沈殿プロセスの改良については、多数の実験研究が行われました。ほとんどの場合、過飽和溶液は、それぞれ CaCl2 と Na2CO3 の 2 つの等モル溶液を混合する「二重分解法」によって準備されましたが、この方法には、導電率を高める外来の Na2+ および Cl— イオンが過剰に系統的に導入されるという欠点があります。水のスケーリングの可能性を推定するために、さまざまな電気化学的および非電気化学的手法が使用されました (Hui および Le´dion、2002)。電気化学的方法では、溶存酸素の減少による陰極板の界面 pH の大幅な増加により、炭酸カルシウムの不均一核形成が誘発されました。スケーリング率は、電気化学的電流強度の減少から評価できます (Le´dion et al., 1985)、水晶振動子マイクロバランスによる堆積質量の測定 (Gabrielli et al., 1996b)、または電気化学インピーダンス分析 (Gabrielli et al., 1996a; Deslouis et al., 1997) を実行することによっても評価できます。非電気化学的方法の中には、pH を上昇させて炭酸カルシウムの沈殿を強制するものもあれば、溶液を加熱または蒸発させるものもあります (Euvrard et al., 1997)。
文献によると、磁気処理の効率は多くのパラメータに依存します。たとえば、Chibowski et al. (2003) または Barrett and Parsons (1998) は、硬水処理中に磁気処理を施すと、壁に付着するスケールの量が減少することを観察しました。この現象の原理はまだ十分に理解されておらず、さまざまな矛盾した仮説が提唱されています。これは、磁気処理によって発生するローレンツ力 ~F ¼ q • ~v ~ ~B に起因するとよく考えられています。

以前の研究 (Gabrielli 他、2001) では、磁気処理水のスケーリング力が電気化学的方法によって評価されました。結晶成長速度は電気化学水晶振動子マイクロバランスで直接測定されました。磁場の強さ、水の組成、流速がスケーリング速度に大きく影響することが示されました。MF が適用されたチューブの材質の性質も AMT に影響を及ぼしているようです。チューブの壁の近くで発生する電気運動現象も関係している可能性があると推測されました (Gabrielli 他、2001)。しかし、電気化学的沈殿試験は、強い界面 pH シフトによって不均一核形成のみを誘発するという反論もあり得、これは、均質および不均一沈殿が主に圧力変化または温度上昇の影響下で水から炭酸ガスが逃げることによって起こる通常の状況と矛盾する可能性があります。このため、本論文で紹介する実験作業は、その効率性が実証された同じ磁気処理システムを使用して実施されましたが、処理水のスケーリングの可能性は、溶解した炭酸ガスの抽出に基づく方法によって炭酸カルシウム沈殿を誘発することによって評価されました。溶液 pH、Ca2+ 濃度、および均質沈殿物の質量の変化を測定することで、磁気処理が核形成時間と均質および不均一沈殿速度の両方に及ぼす影響を評価することができました。2 種類の沈殿物の形態は SEM によって検査されました。それらの結晶構造は、X 線回折によって特定されました。

2 実験的

2.1 水の準備

異物イオンによる副作用を避けるため、炭酸カルシウム純水（CCP 水）（Ca2+、CO2-、および HCO- イオンのみを含む水）を使用しました。これは溶解によって調製され、炭酸カルシウム生成のエンタルピーは MF によって変更されます（Ferreux、1992）。スケールの変更は、方解石の代わりに通常 60 1C 以上で形成されるアラゴナイト多形（Coey および Cass、2000、Knez および Pohar、2005、Kobe ら、2001）の優先的形成によっても発生する可能性があります。アラゴナイトは、準安定バテライト核の変化によって発生する可能性があり（Gabrielli ら、1999）、基質への接着性がかなり弱い特徴的な針状の形態を示します。そのため、液体の流れによって運び去られる可能性があります（Kronenberg、1985）。対照的に、室温でより安定した炭酸カルシウムの多形である方解石（Plumber and Busenberg, 1982）は、緻密で粘り強い層を形成し、機械的に除去することが困難である。磁気効果は核生成の種となる強磁性不純物に関係しているという説が提唱された（Busch and Busch, 1997）。Lundager Madsenは、脱イオン水中の試薬グレードCaCO3 0.3～0.5 g dm-1のような難溶性の弱酸の反磁性塩の結晶化を、二酸化炭素を1日中泡立てることによって磁場が促進すると結論付けた（CO2 ＋ H2O ＋ CaCO3 ! Ca2＋ ＋ 2HCO3—：（1）
この溶解した CaCO3 の量は、水の硬度 30～50 フランス度に相当します (1 1F は溶解した CaCO3 10 mg dm–3 に相当)。この硬度は、多くの著者が使用した値と比較すると中程度と見なすことができます (Chibowski ら、2003 年; Higashitani ら、1993 年; Higashitani と Oshitani、1998 年; Knez と Pohar、2005 年)。この調製から得られた水の pH は約 5.7 でした。次に、溶解した CO2 の一部を大気中に排出するために強力な攪拌により pH を 6 から 7.5 の間で調整することで、炭酸カルシウム平衡を過飽和の方にシフトさせました。過飽和 O は、ðCa2þÞðCO2—Þ O ¼ 炭酸塩とリン酸塩に従って、(Ca2+) と (CO2—) の活性に依存します。彼は、MF が陽子スピンの方向を変え、陽子の水分子への移動を妨げることで脱水現象を阻害することができると示唆しました (Lungader Madsen、1995、2004)。

ここで、Ks は特定の炭酸カルシウム多形、より一般的には最も安定した形態である方解石の平衡溶解度積です。

表 1 には、異なる pH での CCP 水のさまざまな硬度について、方解石に対する O の値が報告されています。これらのデータは、カルコカーボン システムの Legrand と Poirier モデル (Legrand ら、1981) に基づいて計算されました。pH ¼ 5.7 および 6 の場合、o は 1 未満でした。これは、水が飽和しておらず、固体炭酸カルシウムに対して攻撃的であることを意味します。pH ¼ 7 および 7.5 の場合、溶液は中程度に過飽和であり、理論的には CaCO3 の核生成が自然に発生する可能性があります。しかし、炭酸カルシウムの核生成と成長を得るには、より大きな臨界過飽和 Oc (一般に、均一核生成の場合は OcE40、不均一核生成の場合は OcE20) に達する必要があることは事実です。したがって、現状では、文献に記載されている硬度が非常に高かったケースとは対照的に、これらの水には炭酸カルシウムの種子は含まれていませんでした。

2.2 水処理

容積 V ¼ 0.50 dm3 の CCP 水が、容積ギアポンプによって、プラスチックチューブ (TygonTM R3606、断面積 s ¼ 0.38 cm2、全長 150 cm) を通じて、温度調節された密閉ガラスタンクから閉ループで循環されました (図 1a)。層流状態になるように、流速は中程度でした。チューブの一部 (l ¼ 20 cm) を磁気デバイスの極性ピースの間に挿入しました。極性ピースの間にパイプを 2 回通すことで、この長さを 2 倍にすることができます。比較のために、MF を通さない実験も実行しました。磁気デバイスは、Gabrielli らの論文 (2001) で詳しく説明されています。北面と南面が互いに向き合った 5 組の永久磁石が交互に配置されています (図 1b)。
各ペアの磁気回路は、U 字型の鉄ヨークで閉じられています。磁場の強さは、エアギャップで約 0.16 T でした。処理の合計時間 tT は 5 ～ 30 分でした。この構成では、n 回のパスで水が MF texp にさらされる平均時間は、流量 j とは無関係です。

2.3. 沈殿試験

処理水のスケール形成能を評価するために、いわゆる「臨界 pH 法」を応用した方法に従って炭酸カルシウムの沈殿を誘発しました。この方法では、希薄 NaOH 溶液の添加によって pH が徐々に上昇します (Feitler、1972)。臨界過飽和に達するとすぐに、最初の炭酸カルシウム核が形成され、H+ イオンの遊離により pH が低下し始めます。式は次のとおりです。Ca2þ þ HCO3— ! CaCO3 þ Hþ: (4)
最初の核形成に必要なCaCO3核形成の誘導時間tndは、曲線pH ¼ f(t)の傾きの変化に対応する。本研究では、LCGE法（Laboratoire Chimie et Genie de l'Environnement：Dedieu et al.、1994; Elfil and Roques、2001）と同様に、pHの変化は排気によって誘発される。
式(1)の逆の式に従って水からCO2を除去する。この方法は、化学薬品の添加を必要とせず、スケーリング現象がCO2の離脱に起因するほとんどの自然沈殿プロセスを良好にシミュレートする。
沈殿試験装置（図 2）では、処理水 0.5 dm3 を高密度ポリアミド材料でできたセルに入れ、温度を 30.0 1C に維持するために恒温水槽に浸しました。このポリアミド材料は CaCO3 不均一沈殿に対して優れた親和性を示すことが示されました（Ben Amor ら、2004 年）。CO2 の脱ガス化は、セルの底部にある拡散器を通して純窒素（8 dm3 min-1）を連続的に流すことによって誘発されました。核形成時間を検出するために、溶液の pH と導電率を継続的に監視しました。第一近似では、導電率は水の硬度に比例します。微小な水サンプル（1 cm3）を毎分抜き取り、そのカルシウムイオン濃度を EDTA 錯体測定法で分析しました（精度 E0.10-3 M）。例えば、図3は、pHとカルシウム濃度の時間に対する典型的な変化を示しています。2つの曲線から評価された核形成時間tndはよく一致しています。この例では、臨界過飽和はpHE8.5で達成され、誘導時間は次のようになりました。
10.5～70.5 分。導電率の変化は同様の結果を与えた。処理の最後に、全量を 0.45 mm 孔径のセルロース硝酸膜で濾過し、均一核形成によって溶液の大部分に形成された炭酸カルシウムの質量 mb を分離して重量を測定した。不均一核形成によってセルの壁に沈着した炭酸カルシウムの質量 mw は、mb と [Ca2+] の値から推定される。溶液中または壁上に形成された炭酸カルシウム粒子の形態は SEM で調査し、結晶構造は X 線回折で決定した。

3. 結果

3.1 磁気処理の誘導時間への影響 予備実験では、溶液の pH と流量に関係なく、プラスチックチューブ内の CCP 水の循環は pH と Ca2+ 濃度に有意な影響を与えないことが検証されました。この結果は、プラスチックチューブの一部に MF がある場合もない場合も有効です。磁気処理の開始と終了の間に観察された pH の上昇は、15 分間の処理時間で 0.1 単位を超えず、30 分間では約 0.2 でした。これは、処理によって水の撹拌による有意な CO2 放出が引き起こされず、処理時間中に CaCO3 粒子が形成されないことを意味します。
図4は、沈殿プロセス中に測定された一連の実験誘導時間を報告しており、pHとカルシウム濃度の変化によって評価されています。すべてのケースで、水の硬度は40 1F、温度は30 1C、MFの有無にかかわらず、合計処理時間は15分でした。流量は0から
0.94 dm3 min-1 および溶液 pH 6 から 7.5 までの変化を測定した。この図は、流速、初期 pH、および MF の適用という 3 つのパラメータが誘導時間を短縮する傾向があることを明確に示しています。つまり、これらが炭酸カルシウムの核形成速度を高めると言えます。pH の影響は簡単に理解できます。水がよりアルカリ性になると、炭酸カルシウムの平衡はより強い過飽和の方向に移動し、核形成の確率が大きくなります。しかし、MF がない場合の流速の影響はいくぶん意外です。チューブ内の水の単純な循環が、その後の沈殿試験中に測定された CaCO3 核形成の誘導時間に影響を与えることは注目に値します。たとえば、初期 pH が 6 の場合、流速が 0 から 0.94 dm3 min-1 に変化すると、tind は 22 分から 12 分に減少しました。この効果は、溶液 pH が高い場合ほど明らかではありません。私たちの知る限り、この効果はこれまで一度も言及されていませんでした。MF をプラスチック パイプの 20 cm にわたって適用すると、誘導時間はさらに短縮され、この効果は流速とともに増加しました。
表 2 には、2 つの pH 値と、硬度 40 1F の水の場合のさまざまな流量について、MF 存在下での処理時間が誘導時間に与える影響が示されています。すべてのケースで、約 15 分の最適処理時間があり、これはより短い誘導時間、つまりより高い核形成率に対応していることがわかります。逆説的に、処理時間が長くなると、MF の影響はそれほど顕著ではありません。

図 1 – 循環水の磁気処理のためのセットアップのスケッチ。(a) セットアップと (b) 永久磁石の配置。

図2 – CO2脱ガスによる沈殿試験のセットアップの図

図3 – 沈殿試験中の溶液pHとカルシウムイオン濃度の変化（H ¼ 40 1F、初期pH ¼ 7）。

図 4 – 磁場の有無における、初期 pH のさまざまな初期値に対する誘導時間 tind と流量の変化。

3.2. 均質核形成と不均質核形成への影響

図5は、初期CaCO3のパーセンテージで表された、沈殿炭酸カルシウムの総量の割合の実験測定値を示す。
水中に溶解したCa2+の量。この量は、処理後のCa2+濃度の測定から推定しました。これらの測定は、硬度40 1Fの水で、MFの有無にかかわらず、さまざまな流量でpH 6〜7.5で実施しました。処理時間は15分、CO2脱ガス時間は90分でした。MFがない場合、沈殿したCaCO3の総量は、pHに関わらず、流量に大きく依存しませんでした。これは、チューブ内の水循環によって核形成誘導時間が短縮されたにもかかわらず、沈殿物の総量は同じであったことを意味します。MFがある場合、沈殿物の総量は約1/4に大幅に増加しました。 7–22%ではj ¼ 0.54 dm3 min-1で、この効果は流量が高いほどさらに増加しました（pH ¼ 7.5、j ¼ 0.94 dm3 min-1で26%）。
沈殿試験中に均一核形成によって溶液の大部分に沈殿した炭酸カルシウムの量は、溶液を濾過した後に測定した。図 6 は、初期溶解量の % で表される均一核形成による沈殿炭酸カルシウムの割合が、pH および流速とともに増加していることを示す。MF を適用すると、均一沈殿物の量はさらに多くなった。たとえば、40 1F および pH ¼ 7.0 の水の場合、j ¼ 0.74 dm3 mn-1 で、MF がない場合、総沈殿率は 73% で、均一沈殿率の 22.2% と不均一率の 50.8% に分けられた。MF が存在すると、総沈殿率は 84% に増加した。均質寄与は 38.9% に増加したのに対し、不均質寄与は 45.1% に減少しました。これらの実験データは、MF が均質沈殿を優先的に促進し、壁面のスケーリングに悪影響を与えることを証明しています。このスケーリング抑制は、電気化学試験で得られた不均質沈殿に関する以前の結果 (Gabrielli ら、2001) を裏付けています。
図 7 に示すように、均一沈殿率は水の硬度と流量によって増加しますが、特に低硬度水ではその傾向が顕著です。MF の特定の効果は、低硬度水では比較的重要になります。

磁気処理水の沈殿に対する処理時間の影響も調査されました。図 8a と b は、40 1F、pH ¼ 7.0 の水について、さまざまな流量での処理時間に対する総沈殿率と均一沈殿率の変化を示しています。これらの図から、流量に関係なく、沈殿する炭酸カルシウムの総量が多くなり、均一沈殿物の寄与が大きくなる最適な処理時間 (約 15 分) があることがわかります。
これまでのすべての実験では、処理時間は 15 分間、ポールピース間を 1 回通過して維持されていました。これは、式 (1) によると、平均曝露時間 texp ¼ 0.23 分に相当します。処理時間を変えずに曝露時間を長くするために、2 回通過処理が適用されました。図 9 では、40 1F pH ¼ 7.0 の水を 2 回通過させると、さまざまな硬度の処理水について、溶解した CaCO3 量の % と流量の関係が増加することが示されています (実線: MT ありの場合、点線: MT なし、pH ¼ 7)。
均一沈殿比は約 41% から約 52% に上昇しましたが、MF がない場合、この比は約 25% に過ぎませんでした。この結果は、予想どおり、MF への曝露時間が長くなると沈殿物の総量が増加しましたが、処理水の特性も変化し、均一沈殿が優先的に増加することを示しています。

図5 – さまざまなpHでの処理水における、溶解CaCO3量の%での総沈殿率の変化と流量の関係（実線：MT存在下、点線：MT非存在下、H ¼ 40 1F）。

図6 – 2つのpHでの処理水に対する溶解CaCO3の量と流量の%における均一沈殿率の変化（実線：MT存在下、点線：MT非存在下、H ¼ 40 1F）。

図 7 – さまざまな硬度の処理水に対する、溶解 CaCO3 量の % における均一沈殿率の変化と流量（実線：MT 存在下、点線：MT 非存在下、pH ¼ 7）

図 8 – % における溶解 CaCO3 量と処理時間の関係（さまざまな流量、pH ¼ 7、H ¼ 40 1F）。（a）総沈殿率と（b）均一沈殿率。

図9 – 磁気処理なし、または磁気装置に1回または2回通した後の処理水（pH ¼ 7、H ¼ 40 1F）の溶解CaCO3量の%における均一沈殿率と流量の変化。

3.3. 炭酸カルシウムの形態

溶液バルク中に形成され、濾過によって分離された炭酸カルシウム結晶は、SEM によって系統的に観察されました。処理を施さない場合、結晶はバテライト型の特徴的な形態を示します (図 10a)。結晶構造の特定は、以前の研究 (Gabrielli ら、2000、2003) に基づいて、X 線回折とマイクロ ラマン分光法によって確認されました。
MF 処理後、図 10a および b に見られるように、方解石形態の形成が促進されます。pH ¼ 6 では、沈殿物の一部は部分的にアラゴナイト針に変化したバテライト結晶でできており、他の部分は特徴的なほぼ立方体の形状をした方解石結晶でできています。沈殿試験の平均結晶サイズは、沈殿試験 90 分後に約 10 mm でした。よりアルカリ性の処理水 (図 10c) では、方解石結晶のみが観察され、そのサイズは約 5 mm に縮小しました。均質沈殿物の総量が増加し、核形成時間が短縮されたことは、核の数が大幅に増加したことを意味します。これは、MF が処理中に石灰水に存在し、沈殿試験中の核形成プロセスの後半で示唆されたいくつかの種を変更したことを示しています。
4. 議論

この実験調査の主な結果は次のように要約できます。
* MF がない場合、チューブ内の水の循環は、沈殿試験中に後で引き起こされる炭酸カルシウムの核形成にプラスの効果をもたらします。
* MF は核形成誘導時間を短縮し、核形成速度を高めます。
* MF は処理水の沈殿の可能性を高めます。この効果は、不均一核形成よりも均一核形成の場合に顕著になります。
* 処理の効率は、チューブ内の水の流量と MF への露出時間に応じて増加します。
処理の効率は水の硬度と pH に応じて増加します。
* MF 処理は、過飽和係数が 1 未満 (飽和不足) の水、または炭酸カルシウムコロイド粒子が存在しないと確信できるほど過飽和が小さい水に対しても効果的です。
* MF 処理により、バテライトの代わりにアラゴナイトと方解石の結晶が均一に沈殿します。

文献では、硬水からの炭酸カルシウムの沈殿に対する MF 効果を説明するために、多数のメカニズムが提案されています。Knez と Pohar (2005) によると、それらは 2 つの異なるアプローチ、つまり磁気流体力学 (MHD) 現象または水和効果のいずれかに属します。

MHD 現象は処理水の流れに依存します。今回の結果で観察された磁気効果に対する流量の有益な影響は、このアプローチと一致しています。Busch ら (1996) は、荷電種に作用するローレンツ力が液体内の局所的な対流運動を引き起こし、イオンまたはコロイド粒子間の結合を加速させる可能性があると仮定しました。
この場合、流体力学的な力に関連する同様の効果は、水の循環に起因する可能性があります。 MF は、懸濁液が循環している場合にのみラテックス粒子の凝集を促進することが観察されました (Busch ら、1996)。 これらの著者によると、MHD 現象は渦電流を誘発し、チューブ内の流体速度プロファイルを平坦化します。 この効果により、壁に沿って速度勾配が大きくなります。 さらに、速度に依存する壁に沿った流動電位は、MF とともに増加します。 この現象は、表面電荷を変更することにより、チューブ壁付近の炭酸カルシウム平衡のバランスを崩す可能性があります (Knez および Pohar、2005)。 MHD 現象は、粒子の帯電表面近くの電気二重層にも関係している可能性があります。 この解釈は、高度に過飽和した水を MF で処理した文献の多くの実験結果に当てはまるようです (Barrett および Parsons、1998)。静電気現象の影響下での CaCO3 コロイド粒子の凝集は、結晶の成長と沈殿プロセスの加速に寄与すると考えられます。
しかし、今回の実験条件（CCP 水、中程度の pH および低硬度）では、水中に炭酸カルシウム粒子が懸濁していなかったと推測できます。とはいえ、1941 年以来、硬水には CaCO31 イオン対などのさまざまなイオン会合が含まれていることが知られています（Greenwald、1941 年、Plumber および Busenberg、1982 年）。Gal ら（1996、2002 年）によると、炭酸カルシウムの結晶化は、いくつかのステップを含む非常に複雑なプロセスです。最初に、水和した Ca2+ イオンと CO2— イオンが CaCO31 の形で会合します。緩く結合した（Ca2+—CO2—）イオン対の形成により、水殻が弱まり、不規則な対の水和ミセルが形成されます。このミセルの複雑さは、過飽和とともに増大します。それらが徐々に脱水されて、CaCO3 固体形態になります。複数の著者（Gal et al., 1996; Elfil and Roques, 2001; Tlili et al., 2001, 2003）の見解と一致して、最初に形成される固体形態は、水和した非晶質または六方晶炭酸カルシウム結晶形態でできているため、これらの不安定な水和形態は、3 つの通常の無水多形（すなわち、方解石、バテライト、またはアラゴナイト）の前駆物質と考えることができます。壁に沿った流体力と電気運動現象が、イオン対ミセル化のプロセスに有利に働くと想定できます。この仮説は、MF なしで単純な水循環を行った後、沈殿試験中に炭酸カルシウムの核形成の誘導時間が大幅に短縮されたという事実によって裏付けられています。したがって、イオン対のミセル化がより進み、次の沈殿試験中に効果的な核形成プロセスが促進されたと考えられます。 MF が存在する場合、これらの効果はさらに高まることが期待できます。

MF効果は、イオンや固体の水和における磁気誘導変化の観点から説明されることが多かった。
表面。Lungader Madsen (1995, 2004) によると、MF は反磁性塩の場でのプロトンスピン反転により、炭酸水素から水へのプロトン移動を高速化します (反応 3)。CO2-イオンの形成増加は、沈殿物の量に対する MF の有益な効果を説明するでしょう。Higashitani ら (1993) によって提案された別の説明は、沈殿中に多形相平衡を直接変更する可能性のある CO2-イオンの水和に対する MF の特定の影響に関連しています。同じ現象は、イオン対会合の脱水プロセスと、炭酸カルシウム沈殿物を構成する無水形態の形成の前駆体として機能する水和炭酸カルシウム形態にも影響を与える可能性があります。

5. 結論
本結果は、静止 MF 内の水の循環により、核形成誘導時間が短縮され、その後の CO2 脱ガスによる沈殿試験中に得られる炭酸カルシウムの総量が増加することを示しています。この効果は、均質核形成の場合により顕著です。処理水中に CaCO3 粒子が存在する必要はありません。不飽和溶液中にも存在し、無水炭酸カルシウム結晶の最終的な形成につながる複雑なプロセスに関与するイオン結合は、特に壁に沿った MHD および電気運動現象、または磁気誘導による水和殻の変化によって影響を受けると考えられます。

図 10 – 均一沈殿および濾過によって得られた炭酸カルシウム結晶の SEM 画像: (a) 未処理水、pH ¼ 6、H ¼ 40 1F、バテライト結晶。 (b) 磁気処理水、pH ¼ 6、H ¼ 40 1F、流量 ¼ 0.54 dm3 min-1: 方解石およびバテライトがアラゴナイトに変化、(c) 磁気処理水、pH ¼ 7.5、H ¼ 40 1F、流量 ¼ 0.54 dm3 min-1: 純粋な方解石。