Potasyum pentaborat tetrahidrat ve lityum tetraborat trihidratın üretimi ve üretim şartlarının belirlenmesi
Production of potassium pentaborate tetrahydrate and lithium tetraborate trihydrate and determination of production conditions
Yazar: MEHMET SAİT İZGİ
Danışman: PROF. DR. HACALİ NECEFOĞLU ; PROF. DR. ÖMER ŞAHİN
Kafkas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Akışkan yatak = Fluidized bed ; Püskürtmeli kurutma = Spray drying

Özet:
Bir yüzey prosesi olan kristalizasyon işlemi, aşırı doygun bir çözeltide kristal yüzeyine maddenin difüzlenmesi ve yüzeye gelen maddenin kristal şebekesine yerleşmesi kademelerinden oluşur. Bu kademelerin her biri farklı kuvvetlerin ve faktörlerin etkisi altındadır. Çözelti ortamında bulunan çeşitli safsızlıklar ortamın pH'ı ve kristalizasyon işleminin gerçekleştirildiği ortamın hidrodinamik şartlarında bu adımların etkilenmiş olması kristal dış görünüşü ve partikül boyut dağılımını etkilemektedir.Bu çalışmada ortaya konan temel kavram doğal olarak bulunmayan fakat borik asit ve KOH'ın reaksiyonu ile elde edilen Potasyum Pentaborat Tetrahidrat ve Borik Asit ve LiOH reaksiyonu sonucu elde edilen Lityum Tetraborat Tetrahidratın endüstriyel üretim şartlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Lityum Tetraborat Tetrahidratın aşırı doygunluğa yatkın olduğundan üretimi Püskürtmeli Kurutucu sistemi kullanılarak gerçekleştirildi. Potasyum Pentaborat Tetrahidratın kristalizasyonla üretiminde ise nükleasyon sisteminde saf ve çeşitli safsızlıklar varlığında metastabil bölgesinin genişliğine etkisi incelendi. Ayrıca kritik nüklei çapı, kritik nüklei sayısı, yüzey gerilimi gibi parametreler belirlendi.Potasyum Pentaborat Tetrahidrat'ın tek bir kristalin saf ortam ve safsızlıklar varlığında habit değişimi belirlendi. Aynı partikül boyutu, aynı aşırı doygunlukla ve aynı hidrodinamik koşullarda farklı büyüme hızlarında büyüdüğü yani kristal büyüme hızlarında saçılım gösterdiği belirlendi.Potasyum Pentaborat tetrahidrat'ın endüstriyel üretim şartların ve parametrelerin belirlenmesi için MSMPR sistemi kullanıldı. Bu sistemde hem saf ve hem de Ca, Mg, Pb, Fe ve alkol gibi safsızlıklar varlığında partikül sayı yoğunluğunun ortalama partikül boyutuna bağlı olarak her bir durum için incelenerek en uygun üretim şartları belirlendi.Sonuç olarak bu çalışmada elde edilen sonuçlar kullanılarak ülkemiz için önem arz eden Potasyum PentaboratTetrahidartın endüstriyel üretim şartları ve parametreleri kristalizasyon prosesi için belirlendi. Diğer önemli bir bor bileşiği olan Lityum Tetraborat Tetrahidratın üretimi ise en uygun çözelti debisi, giriş ve çıkış gaz sıcaklıkları kullanılarak Püskürtmeli Kurutucuda gerçekleştirildi.

Abstract:
Crystallization operation, which is a surface process, occurs at the stages when substance is diffused to the surface of crystal of an excessively saturated solution and settling down of the substance on the crystal lattice. Each of these two stages is affected by different foresee and factors. Various impurities found in the solution environment, pH of environment and activation of these steps in the hydrodynamic conditions of the environment where crystallization operation realized affects habit and distribution of particular. The fundamental idea in this dissertation aims to determine industrial production condition for potassium pentaborate tetrahydrate (which is produced by reacion of Boric acid and KOH) and for Lithium tetraborate tetrahydrate (produced by reaction of Boric acid and LiOH). Since these both compounds are not found naturally. As lithium tetraborate tetrahydrate tends to excessive saturation and its production is realized by spray drying technique.Furthermore, parameters such as critical nuklei diameter, critical nuklei numbers, and surface tension were determined. It was shown that the sole crystal of Potassium Pentaborate Tetrahydrate?s habitual change in the presence of pure and impure environment with the same excessive saturation and the same hydrodynamic conditions presents different growing rates different from each other. In order to find out industrial production conditions and parameters of potassium pentaborate tetrahydrate MSMPR technique was utilized. In this technique, particle number intensity, depending on particle dimensions, is investigated for every situation to find out the most proper production conditions for both pure and in the presence of Ca, Mg, Pb, Fe and alcohol impurities.Finally, by using the results obtained from this study, potassium pentaborate tetrahydrate?s industrial production conditions and parameters were determined for crystallization process, which is vital for our country. On the other hand, the generation of important boron compound lithium tetraborate tetrahydrate realized by using the most suitable solution flowrate, gas entrance and exit heat in spray drier.