Propiyonik asit varlığında kalsiyum karbonat kristalizasyonunun incelenmesi
Investigation of calcium carbonate crystalization in the presence of propionic acid
Yazar: GHASSAN AHMED HUSSEIN HUSSEIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED BORA AKIN
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kalsiyum karbonat = Calcium carbonate ; Katkı maddeleri = Additives ; Kristalleşme = Crystallization ; Propiyonik asit = Propionic acid

Özet:
Kristal yapı, beyazlık, kimyasal saflık, spesifik yüzey alanı, partikül boyutu dağılımı ve morfoloji gibi CaCO3 özellikleri endüstriyel uygulamalarda büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle, kristalizasyon sırasında oluşan farklı CaCO3 kristal tiplerini anlamak ve kontrol etmek önemlidir. Bilindiği kadarıyla, sıcaklık, reaktan çeşidi, pH, başlangıç konsantrasyonu ve aşırı doygunluk gibi kristalizasyon sürecinden sorumlu faktörler CaCO3'ün de kristalizasyonunda rol oynamaktadır. Tüm bu faktörler dışında baryum, stronsiyum ve magnezyum iyonları, grafen oksit, sığır serum albümini ve polidopamin, selenik asit, arsenik asit ve silisik asit ve çeşitli amino asit türlerinin varlığında CaCO3 morfolojisinin değiştiği görülmektedir. Bu çalışmada kalsiyum klorür ve sodyum sülfat çözeltilerinden yola çıkarak CaCO3 kristallerinin sentezlenmesinde katkı olarak kullanılan propiyonik asitin etkileri incelenmiştir. Ayrıca propiyonik asit varlığında sıcaklığın ve reaktan konsantrasyonunun CaCO3 kristal morfolojisi ve boyutuna etkileri SEM, XRD ve BET analizleriyle ortaya konulmuştur. Sonuç olarak CaCO3 kristalizasyon sürecinde propiyonik asitin katkı olarak artan konsantrasyonuyla oluşan kristallerin kalsitten vaterite dönüşüme neden olduğu ortaya çıkarılmıştır. Kristal yapıda oluşan bu dönüşüm BET spesifik yüzey alanında artışı da beraberinde getirmektedir. Artan propiyonik asit konsantrasonun kristalizasyonu engellediği de elde edilen bulgulardan biridir.

Abstract:
CaCO3 properties such as crystal structure, whiteness, chemical purity, specific surface area, particle size distribution and morphology are of great importance in industrial applications. Therefore, it is important to understand and control the different types of CaCO3 crystals formed during crystallization. As far as is known, factors responsible for the crystallization process such as temperature, type of reactant, pH, initial concentration and supersaturation play a role in the crystallization of CaCO3. Apart from all these factors, it is observed that the morphology of CaCO3 changes in the presence of barium, strontium and magnesium ions, graphene oxide, bovine serum albumin and polydopamine, selenic acid, arsenic acid and silicic acid and various amino acid species. In this study, the effects of propionic acid, which is used as an additive in the synthesis of CaCO3 crystals from calcium chloride and sodium sulfate solutions, were investigated. In addition, the effects of temperature and reactant concentration on CaCO3 crystal morphology and size in the presence of propionic acid were revealed by SEM, XRD and BET analyzes. As a result, it was revealed that the crystals formed with the increasing concentration of propionic acid as an additive in the CaCO3 crystallization process caused the transformation from calcite to vaterite. This transformation in the crystal structure brings with it an increase in the BET specific surface area. One of the findings obtained is that increasing propionic acid concentration inhibits crystallization.