is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > Med/MSc Tækni- og verkfræðideild (-2019) / School of Science and Engineering >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/26946

Titill: 
  • Titill er á ensku Geothermal Energy: Silica precipitation and utilization
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Silica precipitation experiments have been ongoing at the Reykjanes geothermal power plant, Iceland, since 2011. Silica samples were obtained from the field and thoroughly investigated to estimate the silica’s potential as a marketable product. Targeted applications were studied in detail and the main characteristics and properties of silica used for these applications identified. The analysis of the Reykjanes silica indicates some possibilities of producing a marketable silica from the geothermal field. SEM images of all samples revealed spherical particles of various sizes. Both SEM and EDX analysis give some indications that modifying the precipitation process can affect the chemical composition and the particle size and surface. Recirculation in the precipitation process might produce silica particles with a rougher surface and smaller particle sizes. The main impurities are salts, likely from the saltwater solution (the Reykjanes brine) that the silica precipitates from. Potassium was detected at very low concentrations according to the EDX. In two of the three samples, Manganese and Iron were also detected at low concentrations. A number-based particle size distribution gave an average particle size of about 2.4 μm, and a volume based particle size distribution gave an average particle size of 21.1 μm. The relatively broad particle size distribution is somewhat undesired, but the raw silica sludge could easily be processed further, where it could be both filtered and washed, giving a purer product with a narrower size distribution. The silica is porous with a broad pore size distribution, ranging from 0.1-400 μm and oil absorption was in the range between 147-158 grams oil per 100 grams of sample. This would be considered low to medium absorption capacity, but there are some applications where this fits quite nicely. The main marketing obstacle of the Reykjanes silica is the low specific surface area but the nitrogen adsorption investigation revealed a BET of only 4.4 m2 g−1, which is considerably lower than that of the silica used in most applications. Future research should include some investigations on what causes the low surface area and if it can be controlled by any means in the precipitation process. Further work should also focus on preliminary testing on the geothermal silica’s performance in products from those applications that were considered most promising in the thesis.

  • Tilraunir með útfellingu kísils hafa verið í framkvæmd í jarðvarmaverinu á Reykjanesi frá árinu 2011. Tekin voru sýni þessa kísils og þau sett í ítarlega greiningu, til þess að meta hvort megi gera úr honum markaðsvæna afurð. Miðað var á ákveðna iðnaði sem nota kísil
    sérstaklega sem bætiefni og aðal einkenni og eiginleikar kísilsins rannsakaðir. Niðurstöður greininga á Reykjanes kíslinum gefa til kynna ákveðna möguleika á nýtingu hans sem markaðsvænni vöru. SEM myndgreining sýndi hringlaga agnir í mismunandi stærðum.
    Bæði SEM og EDX greining gefa vísbendingar um að litlar breytingar á útfellingar ferlinu, geti haft áhrif á efnasamsetningu kísilsins og einnig áhrif á stærð agnanna og yfirborð þeirra.
    Að hafa hringdælingu í kerfinu virðist hafa áhrif á grófleika agnanna; þær verði grófari og minni með hringdælingu. Aðal óhreinindi í sýnunum reyndust vera sölt, en uppruni þeirra er líklega seltan í vökvanum sem kísillinn fellur út úr. Auk þess fannst kalíum í mjög litlu magni
    með EDX greiningunni. Í tveimur af þeim þrem sýnum sem voru notuð í EDX greiningunni fundust mangan og járn í litlu magni. Töluleg stærðardreyfing sýndi fram á meðalstærð agna í kringum 2.4 μm og rúmmáls stærðardreyfing sýndi fram á meðalstærð agna í kringum 21.1 μm. Agnarstærð er því á tiltölulega dreifðu bili sem er nokkuð óhagstætt en það má auðveldlega vinna þessa hráu afurð kísilsins frekar, meðal annars er hægt að sía hann og þvo, og fá þannig hreinni kísil með minni stærðardreyfingu. Kísillinn er gegndræpur með stóra holustærðardreyfingu, allt frá 0.1 upp í 400 μm og olíu frásog á bilinu 147-158 grömm af olíu á hver 100 grömm af sýni. Þetta er talið verið í lægri kantinum en það hentar vel fyrir ákveðna notkun. Aðal hindrunin í að nýta þennan kísil er hve lágt yfirborðsflatarmál hans er. Greining á aðsogi köfnunarefnis sýnir fram á að BET gildi kísilsins sé einungis 4.4
    m^2 g^-1, en það er mun lægra en öll sambærileg BET á þeim kísli sem er notaður í öðrum iðnuðum. Í framhaldi þessarar rannsóknar ætti að skoða sérstaklega hvað veldur þessu lága yfirborðsflatarmáli og hvort hægt sé að stjórna því í útfellingar ferlinu. Næstu skref væru að framkvæma frumrannsóknir á frammistöðu Reykjanes kísilsins sem bætiefni í vörum, í þeim iðnuðum sem taldir voru hafa mestan möguleika í þessari rannsókn.

Samþykkt: 
  • 23.3.2017
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/26946


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
MSc-anita-2016.pdf30.08 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna