Kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonuna fosfonik asit içerikli katkı maddelerin etkisi
Effect of additives including phosphonic acid on crystallization of calcium sulphate dihidrate
Yazar: PARAHAT ATAYEV
Danışman: PROF. DR. MUALLA ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çözeltiden katı materyallerin kristalizasyonu en sık kullanılan temel işlemlerden biridir ve kimyasal endüstrilerde çeşitli materyallerin üretilmesinde kullanılan en eski ayırma işlemidir. Kristallerin büyüme modellerinin buharın yoğuşması ile meydana geldiği bilinmektedir ancak kristal büyümesi ve çözeltiden çözülmesi olayları oldukça karışıktır. Pratikte çoğu alanda uygulamasına rağmen, birçok kristalizasyon prosesinin mekanizması tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Kalsiyum sülfat kristalizasyonu, tuz giderme proseslerinde aşırı doygun çözeltilerde çökerek kabuk oluşturduğundan dolayı çok önemlidir. Çünkü bu kabuklanmalar ısı transfer verimini düşürmektedir. Kristalizayon prosesi, aşırı doygunluk, çözelti sıcaklığı, karıştırma hızı ve katkı maddesi gibi birçok faktörden etkilenmektedir. Bu faktörlerden kristalizasyonu en çok etkileyen faktör katkı maddesidir.Bu çalışmada, çeşitli endüstri dallarında özellikle fosforik asit üretiminde, atık su işleminde, jeokimya alanında, petrol üretiminde, tuz giderme işlemindeki kabuk oluşumunda ve soğutma kuleleri teknolojisinde büyük önem teşkil eden kalsiyum sülfat dihidratın (alçıtaşı), kristal büyümesine sodium fosfositrat (NaPC), etilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (EDTMP), hekzametilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (HDTMP), oktametilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (ODTMP) ve dodekametilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (DDTMP) etkileri incelenmiştir. Bu katkı maddelerinin kalsiyum sülfat dihidratın kristalizasyon hızına etkisi çözelti iletkenliğinin zamanla değişimi ile belirlenmiştir. Ayrıca kristal büyüklüğü ve morfolojisi elektron tarama mikroskobu (SEM) ve partikül boyut analiz cihazı (PS) yardımı ile belirlenmiştir.Yapılan deneysel çalışmalar değerlendirildiğinde kullanılan katkı maddelerinin kalsiyum sülfat dihidratın (alçıtaşı) kristalizasyon hızını ve kristal boyutunu etkiledikleri ve kristalizasyon geciktirici olarak davrandıkları görülmüştür.

Abstract:
Crystallization of solid material from solution is one of the most frequently used unit operation and one of the oldest separetion and purification operations employed to produce a wide varety of materials in chemical industries. Models for the growth of crystals by condensation from the vapor are well established, but crystal growth and dissolution from solution is much more complicated. Dispite its almost universal applicability, the mechanism involved in many crystallization processes are still not completely understood. Calcium sulfate is important, in which they frequently precipitate from supersaturated solutions encountered in desalination processe, forming scale deposits. This scaling results in large reductions in heat transfer efficiency. The crystallization processes are influenced by a variety of factors such as the supersaturation, solution temperature, stirring rate and presence of impurities. Among the many factors affecting the process of crystallization impurities often exhibit the most pronounced effect.In this study, the effects of additives on the crystallization of calcium sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O, gypsum) have been investigated in aqueous solutions. NaPC, EDTMP, HDTMP, ODTMP and DDTMP have been used as additive. The degree of inhibition of crystallization was measured as an increase in induction time and reduction in crystallization rate. The particle sizes and crystal morphology were determined with particle sizer (PS) and scanning electron microscope (SEM) devices.According to to experimental results, all additives tested in this study are effective on crystallization rate and crystal sizes and behaved as the inhibitor calcium sulfate dihydrate crystallization.