Boraks Dekahidrat’ın Kristalizasyon Kinetiğine Çözeltinin Na2O/B2O3 Oranının Etkisinin İncelenmesi


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Istanbul Technical University, Kimya-Metalurji, Kimya Mühendisliği, Turkey

Approval Date: 2007

Thesis Language: Turkish

Student: E. Deniz Çokiçli

Supervisor: Hale Gürbüz

Abstract:

Kozmetik ürünler, elektrolitik kapasitörler ve nükleer uygulamalar için boraks dekahidratın saflığı kritiktir. Kristalizasyon ve filtrasyonu içerdiği düşünüldüğünde, ürün saflığı özellikle elde edilen kristallerin şekline, partikül boyutuna ve dağılımına bağlıdır. Geçmişte alınan sonuçlar ve literatürde verilen bilgilerden, katkı maddesi kullanılmadığında stokiometrik bileşimdeki çözeltilerden boraks dekahidratın polikristal yapıda kristallendiği ve topaklanmaya yatkınlığı bilinmektedir. Bu çalışmada, boraks dekahidratın kristal büyüme kinetiğinin buna bağlı olarak da kristal özelliklerinin farklı bir yöntem ile değiştirilebilirliği incelenmiştir. Çalışma kristal büyüme ve çözünme hızlarının Na2O/B2O3 molar oranı 0.5 olan stokiometrik çözeltilerde, Na2O/B2O3 molar oranı 0.9 ve 0.3 olan sodyum metaborat tarafındaki ve sodyum pentaborat tarafındaki boraks çözeltilerinde ve durgun ortam tek kristal hücresinde ve optik mikroskop-görüntü analiz yazılımı kullanılarak incelenmesinden oluşmaktadır. Ek olarak, topaklanma, polikristal oluşumu gibi davranışlar üzerindeki etkinin belirlenmesi için, karıştırmalı kristalizörde bir grup ön deneme yapılarak oluşan kristallerin mikroskopik incelemeleri ile bu etki belirlenmeye çalışılmıştır. Na2O/B2O3 molar oranı= 0.94±0.02 olan boraks çözeltilerinde çözünme hızı D=5.55×10-8?C, büyüme hızı G=2.39×10-8?C0.97; Na2O/B2O3 molar oranı=0.50±0.02 olan(stokiometrik bileşimli) boraks çözeltilerinde çözünme hızı D=1.31×10-7?C, büyüme hızı G=4.67×10-8?C0.98; Na2O/B2O3 molar oranı=0.30±0.02 olan (sodyum pentaborat tarafındaki) boraks çözeltilerinde çözünme hızı D=1.12×10-7?C, büyüme hızı G=1.65×10-8?C0.42 olarak belirlenmiştir. Herbir çözeltide de büyüme hızının aşırı doygunlukla değişiminde oldukça fazla saçılma görülmüş, saçılmanın en az olduğu çözeltinin stokiometrik bileşimli çözelti olduğu belirlenmiştir. Kesikli karıştırmalı kristalizasyon deneyleri, her üç çözelti bileşiminde de kristallerde topaklanma olduğunu; çözeltinin Na2O/B2O3 molar oranındaki artışın elde edilen kristallerin içerdiği ince fraksiyonu(?300 ?m) artırdığını, topaklanmayı ise azalttığını göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Boraks dekahidrat, Kristalizasyon, Kristal büyümesi, Büyüme hızı, Çözünme hızı, Büyüme Kinetiği