Application of numerical modeling to study of dispersion of BHT in poliethylene pipes

• Autorzy: Musz A. , Kowalska B.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2014.8(1)007

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie modelowania numerycznego do badania transportu BHT w przewodach polietylenowych

• Konferencja: ECOpole’13 Conference (23-26.10.2013, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

PE-HD water pipes are exposed to adverse environmental conditions, both during production and their subsequent use in the construction industry. Organic compounds migrating into water may lead to deterioration of water quality, especially its taste and odor. Commonly used antioxidant BHT and its products of degradation are leaching into water as a result of degradation of the pipes material. This paper presents the results of laboratory tests considering changes of BHT concentration in the water circulating in the PE-HD pipe of 30 m length as well as our numerical studies. Numerical calculations were performed using the commercial software Fluent, Ansys Inc., based on the computational fluid dynamics (CFD). The analyses of water samples confirmed the migration of the tested antioxidant from the pipe material into water. The results of numerical analysis showed the good agreement with the measured values.

PL

Przewody wodociągowe wykonane z PE-HD narażone są na wpływ niekorzystnych warunków zewnętrznych zarówno na etapie produkcji, jak i ich późniejszego wykorzystania w budownictwie. Związki organiczne migrujące do wody mogą powodować zmianę jej właściwości organoleptycznych, pogorszenie smaku i zapachu. W wyniku degradacji materiału przewodów do wody wymywany jest m.in. powszechnie stosowany przeciwutleniacz BHT lub produkty jego degradacji. W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych zmian stężenia BHT w wodzie krążącej w przewodach z PEHD oraz badań numerycznych. Obliczenia numeryczne wykonano z wykorzystaniem komercyjnego programu Fluent, Ansy Inc., bazującego na obliczeniowej dynamice płynów (CFD). Analiza próbek wody potwierdziła migrację przeciwutleniacza z materiału rury do wody. Wyniki analiz numerycznych dały dobrą zgodność z wartościami pomierzonymi.

Słowa kluczowe

EN

antioxidants migration; BHT; PE-HD pipe; numerical modelling

PL

migracja przeciwutleniaczy; BHT; rury PEHD; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 8, No. 1
• Strony: 57--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., wykr., tab., rys.

Twórcy

autor

Musz A.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland, phone [phone]

autor

Kowalska B.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Kwietniewski M. Rurociągi polietylenowe w wodociągach i kanalizacji - rozwój rynku w Polsce i niezawodność funkcjonowania. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 2004;3:78-82.
• [2] Castagnetti D, Mammano GS, Dragoni E. Polymer Testing. 2011;30:277-285. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2010.12.001.
• [3] Thörnblom K, Palmlöf M, Hjertberg T. Polymer Degradation and Stability. 2011;96(10):1751-1760. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2011.07.023.
• [4] Haider N, Karlsson SJ. Appl Polym Sci. 2002;85:974-988. DOI: 10.1002/app.10432.
• [5] Brocca D, Arvin E, Mosback H. Water Res. 2002;36:3675-3680. DOI: 10.1016/S0043-1354(02)00084-2.
• [6] Marcato B, Guerr AS, Vianello M, Scalia S. Int J Pharmaceutics. 2003;257:217-225. DOI: 10.1016/S0378-5173(03)00143-1.
• [7] Tomboulian P, Schweitzer L, Mullin K, Wilson J, Khiari D. Materials used in drinking water distribution systems: contribution to taste-and-odor. Water Sci Technol. 2004;49:219-226.
• [8] Łużny W. Wstęp do nauki o polimerach. Kraków: Uczelniane Wyd Naukowo-Techniczne AGH; 1999.
• [9] Ritter A, Michel E, Schmid M, Affolter S. Polymer Testing. 2005;24:498-506. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2004.11.012.
• [10] Koch A. Gas Chromatographic Methods for Detecting the Release of Organic Compounds from Polymeric Materials in Contact with Drinking Water. Germany: Hygiene-Institut des Ruhrgebiets, Gelsenkirchen; 2004.
• [11] Schweitzer L, Tomboulian P, Atasi K, Chen T, Khiari D. Utility quick test for analyzing materials for drinking water distribution systems for effect on taste-and-odor. Water Sci Technol. 2004;49:75-80.
• [12] Denberg M, Arvin E, Hassager O. J Water Supply: Res Technol - AQUA. 2007;56:435-443. DOI: 10.2166/aqua.2007.020.
• [13] Skjevrak I, Due A, Gjerstad KO, Herikstad H. Water Res. 2003;37:1912-1920. DOI: 10.1016/S0043-1354(02)00576-6.
• [14] Mikami N, Gomi H, Miyamoto J. Studies on degradation of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) in the environment. Part-I: degradation of 14C-BHT in soil. Chemosphere. 1979;5:305-310.
• [15] Matsuo M, Mihara K, Okuno M, Ohkawa H, Miyamoto J. Food Chem Toxicol. 1984;22:345-354. DOI: 10.1016/0278-6915(84)90362-4.
• [16] Fernandez-Alvarez M, Lores M, Jover E, Garcia-Jares C, Bayona JM, Llommpart M. J Chromatogr A. 2009;1216:8969-8978. DOI: 10.1016/j.chroma.2009.10.047.
• [17] Ortiz-Vazquez H, Shin J, Soto-Valdez H, Auras R. Polymer Testing. 2011;30:463-471. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2011.03.006.
• [18] Fries E, Puttmann W. Sci Total Environ. 2004;319:269-282. DOI: 10.1016/S0048-9697(03)00447-9.
• [19] BHT: The versatile antioxidant for today and tomorrow. Sher-win-Williams Company, Bull. Ox. 12, Cleveland OH 1992.
• [20] Farmer R, Pike R, Cheng G. Computers Chem Eng. 2005;29:2386-2403. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2005.05.022.
• [21] LeMoullec Y, Gentric CO, Leclerc JP. Chemical Eng Sci. 2010;65:343-350. DOI: 10.1016/j.ces.2009.06.035.
• [22] Chen J, Deng B, Kim ChN. Chemical Eng Sci. 2011;66:4983-4990. DOI 10.1016/j.ces.2011.06.043.
• [23] Ma L, Ashworth PJ, Best JL, Elliott L, Ingham DB, Whitcombe LJ. Geomorphology. 2002;44:375-391. DOI: 10.1016/S0169-555X(01)00184-2.
• [24] Liu SX, Peng M. Computers Electronics Agricult. 2005;49:309-314. DOI: 10.1016/j.compag.2005.05.003.
• [25] Widomski MK, Kowalska B, Kowalski D. Badania modelowe rozprzestrzeniania się butylohydroksytoulenu (BHT) migrującego z rury polietylenowej (PE-HD) do wody. Ochr Środow. 2012;3(34):33-37.
• [26] Craft TJ, Gant SE, Iacovides H, Launder BE. Numerical Heat Transfer. Part B. 2004;45:301-318. DOI: 10.1080/10407790490277931.
• [27] Ansys Fluent CFD Manual, 2009.
• [28] Launder BE, Sharma BI. Letters Heat Mass Transfer. 1974;1(2):131-137. DOI: 10.1016/0094-4548(74)90150-7.
• [29] Widomski M, Kowalska B, Musz A. Ecol Chem Eng A. 2013;1(20):99-108. DOI: 10.2428/ecea.2013.20(01)011.