Kochmarskii V. 
PhD in Physics, supervisor of Physical and Technological Laboratory of Aqueous 

Systems (PTLAS), National University of Water and Environmental Engineering, Rivne, 
Ukraine 

Melnyk V. 
Senior lecturer, National University of Water and Environmental Engineering, 

Rivne, Ukraine 

 

FORMATION OF CALCIUM CARBONATE FROM MODEL 

SOLUTIONS. THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS 

 

Introduction. Comprehension of physical and chemical foundations of calcium 

carbonate crystallization process except theoretical scientific interest in crystallization 
that is accompanied by chemical reactions [1-6] is of practical significance [7-9] for 
many branches of water engineering.  For example, solid CaCO

3

 formation is important 

channel of CO

2

 removal from its circulation in nature. Modeling of the process of solid 

CaCO

3

 formation is important to comprehend the ways of CO

greenhouse gases 

conservation in the form of sedimentary oceanic carbonates. The process of mud 
injection of oil and water producing wells is connected with CaCO

3

 formation. Of 

importance is the development of the ways of preventing solid precipitation on 
boundary surfaces having contacts with water medium where such precipitation 
deteriorates the conditions of water transport or precipitation on heat exchanging 
surfaces that reduces heat exchangers efficiency and causes energy resources losses 
and equipment service life reduction.       

The purpose of the paper is the development and analysis of physical, chemical 

and mathematical models of the process of controlled carbonate crystallization in 
quasiequilibrium approximation and the dynamic model of the process; comparison 
of the model calculations with the experimental results to determine the boundaries of 
quasiequilibrium approximation and the suggested dynamic models use.  

Formulation of general model of CaCO3 formation process. Analyze an open 

calcium-hydrocarbonate system like:   

                                "CaCl

+ NaHCO

+ HOH + CO

2

", 

that exchanges carbon dioxide CO

with the environment and where solid calcium 

carbonate formation is possible. Let us consider that pH < 10 in the given CHCS. 
Indicate components concentrations of the system, mol/dm

3

    

.

X

X

X

Sc

 :

sum

Carbonat 

(1)

  

],

[CaCO

 

X

  

,

 

]

[CaHCO

 

X

  

,

 

]

[CaCO

 

X

  

],

[Ca

 

X

  

],

[H

X

    

O],

[H

X

  

],

Cl

[

X

  

],

[OH

X

],

[CO

X

],

[CO

X

],

[HCO

X

3

2

1

0
3

38

3

18

3

10

2

8

7

2

6

-

5

-

4

2
3

3

2

2

3

1

+

+

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

+

+

+

 

- 1370 -