Ultrasonik ses dalgası ortamında biyopolimer varlığında kalsiyum karbonat sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of calcium carbonate in the presence of biopolymer using ultrasonic irradiation
Yazar: ZEYNEP GENÇTÜRK
Danışman: PROF. DR. MUALLA ÖNER ; DR. SEMRA KIRBOĞA OKUMUŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kalsiyum karbonat endüstride birçok alanda kullanılan önemli bir mineraldir. Kağıt, plastik, atık arıtma, cam üretimi gibi yaygın kullanım alanları mevcuttur. Bunların yanısıra biyomedikal alanlarda da kullanılmaktadır.
Sıcaklık, pH, aşırı doygunluk ve katkı maddelerinin kullanımı kalsiyum karbonatın kristallendirilme prosesini etkilemektedir. Katkı maddeleri kullanılması farklı polimorfların elde edilmesi, polimorf seçimi, kristal büyüme mekanizması, kristal şekil ve boyut kontrolü gibi avantajlar sağlamaktadır.
Son yıllarda ultrasonik ses dalgası (USD) kullanılarak, geleneksel metodlarla üretilmesi mümkün olmayan parçacık boyutlarının elde edilmesi hedeflenmektedir. Çekirdeklenme, özellikle parçacık içermeyen çözeltide birincil çekirdeklenme, ultrasonik ses dalgaları (USD) uygulanmasıyla başlatılabilir.
Bu çalışmada, karboksimetil inülin (CMI) biyopolimeri varlığında ultrasonik ses dalgasının kalsiyum karbonat kristalizasyonuna etkisi incelenmiştir. CMI toksik olmayan, biyoparçalanabilir ve endüstride geniş kullanım alanına sahip bir biyopolimer olması sebebiyle tercih edilmiştir. 
Farklı biyopolimer konsantrasyonlarında farklı USD uygulama sürelerinde ve farklı genlik değerlerinde kalsiyum karbonat kristalleri üretilmiş ve proses parametrelerinin kalsiyum karbonat oluşumuna etkisi incelenmiştir. Sonikatör genliği, polimer konsantrasyonu ve ultrasonik uygulama zaman aralığı sırasıyla %25-50, 0,25-0,75 g/L ve 1-3 dakika aralığında incelenmiştir. Polimer konsantrasyonu ve sonikatör genliğinin spesifik yüzey alanına (SSA) etkisi pozitif iken, bütün deneysel parametreler CMI varlığında elde edilen kalsiyum karbonatın parçacık boyutunda güçlü etki göstermiştir. 

Anahtar Kelimeler: Kalsiyum karbonat, Kalsiyum karbonat polimorfları, Kalsit, Vaterit, Aragonit, Ultrasonik Ses Dalgası, Karboksimetil İnülin.

Abstract:
Calcium carbonate is one of the most important mineral used many industrial processes.  It is used in many areas such as paper, pigment, rubber, water treatment and heavy metal complexation. It is also used in biomedical areas.
The crystallization process of calcium carbonate is affected by temprature, pH, supersaturation and additives. Using inorganic/organic materials as additive can influence the synthesis of polymorph, polymorph selection, the mechanism of crystal growth, crystal shape and crystal size. 
In recent years, ultrasonic sound waves (USD) have been used to produce the materials which are not produced by conventional methods. Nucleation, especially primary nucleation in nominally particle-free solutions, can be induced by applying ultrasonic sound waves. 
In this study, we investigated the effect of ultrasonic sound waves on the crystalliation of calcium carbonate in the presence of carboxymethyl inulin (CMI) biopolymer. CMI was chosen as a biopolymer because it is biodegradabile and non-toxic and  can be used in many endustrial areas. The effects of sonicator amplitude, application time of ultrasonic sound wave and biopolymer concentration on the formation of calcium carbonate were investigated. The range of the amplitude of sonicator, polymer concentration and the application time of ultrasound were 25%-50%, 0,25-0,75 g/L and 1-3 min, respectively. While the polymer concentration and the amplitude of sonicator had the main positive effect on the specific surface area (SSA), all the experimental parameters had strong effect on particle size of calcium carbonate obtained in the presence of CMI.


Keywords: Calcium carbonate, Polymorph of calcium carbonate, Calcite, Vaterite, Aragonite,  Ultrasonic Sound Waves, Carboxymethyl inulin