Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/53581
Title: Behavior of mercury adsorbtion and desorbtion on metal surface used in natural gas production and exploration
Other Titles: พฤติกรรมการดูดซับและการปล่อยของสารปรอทบนพื้นผิวของโลหะที่ใช้ในการผลิตและสำรวจก๊าซธรรมชาติ
Authors: Narongsak Chaiyasit
Advisors: Charnwit Kositanont
Other author: Chulalongkorn University. Graduate School
Advisor's Email: charnwit@sc.chula.ac.th
Subjects: การดูดซับ
ปรอท -- โลหวิทยา
Adsorption
Mercury -- Metallurgy
Issue Date: 2008
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Liquid elemental Hg adsorption on the steel coupons cut from new petroleum subsea pipeline with the specifications of API 5L-X52 was investigated up to 90 days under controlled temperature of 25 0C. Examination of surface mercury adsorption morphology using SEM found that elemental Hg was in spherical droplets with sizes ranged <1 to >10 micron. The Hg droplets were observed either attaching on the steel coupon surface or falling into pits or crevices of irregular steel coupon surface. The distribution of Hg adsorption location is inconsistent which may be contributed by heterogeneous surface characteristic. EDS analysis of surface Hg concentrations revealed that they were not correlated with Hg adsorption periods. However, it provided only an indication of an increasing trend of surface mercury which begins at 30th until to 60th day before they stabilized and declined on 75 and 90 day, respectively. The following examination by XRD no later than a week found that Hg was found in HgO form on the surface. XPS surface analysis, undertaken no later than two weeks found that all Hg present on the steel surface was in HgO form but at very much lower surface concentrations compared to those initially present as elemental Hg. The results revealed potential loses of Hg through volatilization. The XPS analysis for Hg depth profile revealed that Hg was more consolidated on the top surface to the depth of about 10-20 nm. The Hg depth profile of different Hg treatment periods showed that they were consistent in term of the depth profile concentrations that they were all below < 1 %atom-Hg by XPS after the depth of about 20 nm from the top surface. The results of Hg decontamination by using I2/KI (at fixed KI of 2.0 M) found that at 0.2 M of I2 it worked well with different surface Hg levels ranging 20-34 %atom-Hg by XPS. It could reduce surface Hg levels to the final surface Hg levels at the minimum to maximum concentrations of 0.04% to 0.10 %atom-Hg by XPS, respectively. This I2 concentration was the minimum concentration which not only could remove Hg on the steel surface, but also in the depth profile with comparable performance with the higher I2 concentrations.
Other Abstract: การศึกษาการดูดซับของสารปรอทบนผิวโลหะ ประเภท API 5L-X52 ซึ่งทำการตัดตัวอย่างมาจากท่อเหล็กใหม่ที่ใช้ในการขนส่งปิโตรเลียม ได้ถูกดำเนินการเป็นระยะเวลา 90 วันภายใต้อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส การตรวจสอบผิวของโลหะโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนภายหลังการดูดซับปรอทพบว่า ปรอทจะอยู่ในรูปของปรอทโลหะที่มีลักษณะทรงกลม มีขนาดที่แตกต่างกันตั้งแต่ขนาดเล็กซึ่งมีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอน ไปจนถึงขนาดใหญ่ ที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 ไมครอน ลักษณะของการดูดซับของปรอทบนผิวโลหะเกิดขึ้นได้ทั้งที่จับอยู่บนผิวของโลหะหรือที่ตกลงไปในหลุมหรือรอยแยกของผิวโลหะที่มีลักษณะไม่สม่ำเสมอกัน การกระจายตัวของการดูดซับปรอทบนผิวโลหะมีลักษณะไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจเป็นผลจากที่ผิวโลหะมีลักษณะไม่สม่ำเสมอและแตกต่างกัน จากผลของการวิเคราะห์ปริมาณปรอทบนผิวโลหะโดยใช้การวิเคราะห์แบบ Energy Dispersive X-ray Spectrophotometry (EDS) พบว่าระยะเวลาของการดูดซับของปรอทไม่มีความสัมพันธ์กันกับปริมาณของปรอทบนผิวโลหะที่ตรวจพบ เพียงแต่บ่งบอกถึงแน้วโน้มของปริมาณปรอทที่เพิ่มขึ้นบนผิวโลหะจากระยะเวลา 30 ถึง 60 วัน และเริ่มคงที่และลดลงภายในวลา 75 ถึง 90 วันตามลำดับ การวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค X-ray Diffractometry (XRD) ที่ทำหลังจากไม่เร็วกว่า 1อาทิตย์ของการดูดซับปรอทพบว่าปรอทอยู่ในรูปของสารประกอบออกไซด์ การวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) ภายในไม่ต่ำกว่า 2 อาทิตย์ภายหลังจากการดูดซับปรอทพบว่า สารปรอทที่ตรวจพบบนผิวโลหะอยู่ในรูปของสารประกอบออกไซด์ทั้งหมดแต่มีปริมาณน้อยกว่าปริมาณตั้งต้นที่อยู่บนผิวโลหะจากการดูดซับที่ทำการวิเคราะห์ได้โดยเทคนิค EDS อยู่มาก ซึ่งแสดงให้เห็นถึงปริมาณปรอทที่หายไปในระหว่างการวิเคราะห์ดังกล่าวอาจเกิดจากการระเหยของปรอทไปในอากาศ การวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค XPS เพื่อตรวจวัดปริมาณปรอทที่อยู่ในผิวของโลหะ พบว่าปรอทจะมีการสะสมอยู่เฉพาะบนผิวหน้าของโลหะในระยะ 10-20 นาโนเมตรจากผิวบนสุด ปริมาณของสารปรอทในผิวโลหะที่ระยะเวลาของการดูดซับที่ต่างกัน ไม่มีค่าแตกต่างกัน โดยในทุกระยะเวลาของการดูดซับสุดท้ายพบว่ามีปริมาณปรอทต่ำกว่า 1เปอร์เซ็นต์อะตอมของปรอทโดย XPS ภายหลังจากระดับความลึกประมาณ 20 นาโนเมตรจากผิวบนสุด ผลการศึกษาการปล่อยสารปรอทโดยใช้สารผสมไอโอดีนและโปแตสเซียมไอโอไดด์ (ที่ความเข้มข้นของโปแตสเซียมไอโอไดด์คงที่ 2.0 โมลาร์) พบว่า ที่ความเข้มข้นของไอโอดีน 0.2 โมลาร์ สามารถใช้งานได้ดีในทุกช่วงของระดับความเข้มข้นตั้งต้นของปรอทบนผิวโลหะ ซึ่งมีค่าตั้งแต่ 20-34เปอร์เซ็นต์อะตอมของปรอทโดย XPS ที่ความเข้มข้นดังกล่าวสามารถลดปริมาณของปรอทที่ดูดซับบนผิวจนมีปริมาณหลังจากการบำบัดดังกล่าวที่ค่าต่ำสุดและสูงสุดเท่ากับ 0.04 และ 0.10 เปอร์เซ็นต์อะตอมของปรอท โดย XPS ตามลำดับ ระดับความเข้มข้นของไอโอดีนดังกล่าวนอกจากลดปริมาณปรอทที่อยู่บนผิวของโลหะ ยังสามารถลดปริมาณของสารปรอทในผิวเหล็กโดยมีประสิทธิภาพไม่แตกต่างกันเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณของไอโอดีนที่สูงกว่า
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2008
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Environmental Science (Inter-Department)
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/53581
Type: Thesis
Appears in Collections:Grad - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
narongsak_ch_front.pdf1.91 MBAdobe PDFView/Open
narongsak_ch_ch1.pdf542.18 kBAdobe PDFView/Open
narongsak_ch_ch2.pdf6.81 MBAdobe PDFView/Open
narongsak_ch_ch3.pdf926.06 kBAdobe PDFView/Open
narongsak_ch_ch4.pdf4.95 MBAdobe PDFView/Open
narongsak_ch_ch5.pdf1.59 MBAdobe PDFView/Open
narongsak_ch_back.pdf6.11 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.