Kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonuna fosfonik asit içerikli polimerlerin etkisi
The influence of phosphonic acid containing polymers on crystallization of calcium sulfate dihydrate
Yazar: ÇAĞRI ŞENOL ERDEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM DOĞAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kristalizasyon ve kabuk oluşturan mineraller birçok proses için önemli problemlerdir. Kalsiyum sülfat dihidrat (jips) yağ ve gaz üretiminde, su soğutma sistemlerinde, hidrometalürjik proseslerde en çok istenmeyen kabuktur. Katkı maddeleri bu proseslerde kabuk oluşturan tuzların formasyonunu ve tortulaşmasını engellerler.Bu çalışmada, 30 C'de sulu çözeltilerdeki kalsiyum sülfat dihidratın kendiliğinden kristalizasyonunda katkı maddelerinin etkileri incelenmiştir. Farklı asit içeriğine sahip vinilfosfonik asit?4-vinilimidazol (VPA-co-4VIm) kopolimerleri ve farklı karboksilat içeriğine sahip karboksimetil inülin (CMI) biyopolimerleri katkı maddeleri olarak kullanılmıştır. Ayrıca çözelti aşırı doygunluğunun kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonuna etkisi incelenmiştir. Kristalizasyon hızı kristallenen çözeltinin iletkenlik değerinin ölçülmesi ile belirlenmiştir. Kullanılan katkı maddelerinin kristalizasyonu engelleme derecesi gecikme zamanındaki artış ve kristalizasyon hızındaki azalma olarak ölçülmüştür. Kristalizasyon reaksiyonları Langmuir adsorpsiyon modeli ile açıklanmıştır. Kristaller elektron tarama mikroskobu (SEM) ve titreşim spektroskopisi (FT-IR) yardımı ile karakterize edilmiştir.Kullanılan katkı maddelerinin kalsiyum sülfat dihidrat kristal oluşumunda geciktirici etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonunda, polimer yapısının, polimer konsantrasyonunun, polimer asit ve karboksilat içeriğinin ve çözelti aşırı doygunluğunun etkili parametreler olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
The crystallization and scale forming minerals are an important problem in a number of processes. Calcium sulfate dihydrate (gypsum) is the most unwelcome deposit in the production of oil and gas, in water cooling systems and in hydrometallurgical processes. Additives have been used in these processes to prevent the formation and deposition of scaling salts.In this study, the effects of additives on the spontaneuos precipitation of calcium sulfate dihydrate were investigated in aqueous solutions at 30C. Vinylphosphonic acid?4-vinylimidazole (VPA-co-4VIm) copolymers with different acid contents and carboxymethyl inulin (CMI) biopolymers with different carboxylate contents were used as additives. Besides that, calcium sulfate dihydrate precipitation from solutions of varying degrees of supersaturation were investigated. Crystallization rate was determined by conductivity of crystallizing solution. The degree of inhibition of cystallization was measured as an increase in induction time and the reduction in crystallization rate. The crystallization reactions were interpreted in terms of the Langmuir adsorption isotherm. The cystals were characterized by scanning electron microscope (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR).Additives tested in this study are effective retardants for the formation of calcium sulfate dihydrate scale. The polymer architecture, acid and carboxylate content of the polymers and the supersaturation of the solution were found to be effective parameters on calcium sulfate dihydrate crystallization.