Potasyum pentaborat tetrahidratın kristalizasyonunun akışkan yatakta incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Potasyum pentaborat tetrahidrat kristalleinin toplam büyüme hızları saf ortamda, farklı sıcaklıklar varlığında çözeltinin farklı pH değerlerinde ve Ca(II), Mg(II) ve Pb(II) gibi safsızlıkların varlığında gerçekleştirildi. Ayrıca farklı boyutlara sahip olan potasyum pentaborat tetrahidrat kristallerinin büyüme hızları ikinci bir çözücü olarak etil alkol varlığında aşırı doygunluğa bağlı olarak incelendi. Safsızlıkların potasyum pentaborat tetrahidrat kristallerinin toplam büyüme hızları üzerindeki etkisi incelenirken her bir safsızlığın en az 3 farklı konsantrasyonunda deneysel çalışmalar gerçekleştirildi. Deneyler, bir akışkan yatak kristalizöründe yürütülmüştür. Stok çözelti kabının kapasitesi 5 litredir. Stok çözeltisinin doygunluk sıcaklığı 30 oC civarında 15 dakika boyunca herhangi bir büyümenin olmadığı sıcaklık olarak belirlenmiştir. Sıcaklık itici güç doygunluk sıcaklığı ile deney sıcaklığı arasındaki fark ile belirlendi. Sıcaklık itici gücü çözünürlük değerleri kullanılarak konsantrasyon itici gücüne dönüştürüldü. ?630+500 ?m boyutuna sahip 2.5 ± 0.001 gram aşı kristalli potasyum pentaborat tetrahidratın kristal büyümesi deneylerinde kullanıldı. Çözelti hızı, kristallerin kristal büyüme hücresinde üniform dağılım olacak şekilde ayarlandı ve kristallerin 15 dakika boyunca büyümesine izin verildi. Çözeltinin sıcaklığı akışkan yatak içine yerleştirilen 0.1 oC hassasiyetindeki bir termometre ile dakikada bir kaydedildi. Deney sonunda kristaller uzaklaştırıldı ve sonra 24 saat boyunca havada kurutuldu. Kurutmadan sonra kristaller, potasyum pentaborat tetrahidratın kütlesel büyüme hızını belirlemek için tartıldı. Başlangıç kütleleri ile deney sonucuna elde edilen kütleler arasındaki farktan lineer büyüme ve toplam büyüme hızlarına geçildi. Bu çalışmada elde edilen sonuçları şu şekilde özetleyebiliriz. Potasyum pentaborat tetrahidrat kristallerinin toplam hızlarının aşırı doygunluğa bağlı olarak elde edilen sonuçlara göre toplam büyüme hız derecesi I. derecede olup toplam büyüme hız sabiti partikül boyutuna, sıcaklığa ve çözelti ortamındaki safsızlığa bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca Ca(II), Mg(II) ve Pb(II) safsızlıkları çözeltinin doygunluk sıcaklığını düşürürken söz konusu maddenin kristallerinin büyüme hızlarını artırmaktadır. Alkol varlığında ise çözeltinin doygun sıcaklığı saf çözeltiye göre daha yukarılara çekilmekte fakat potasyum pentaborat tetrahidrat kristallerinin büyüme hızları ise diğer safsızlıklarda olduğu gibi artmaktadır. Potasyum pentaborat tetrahidrat çözeltilerinin farklı pH değerlerine sahip olması durumunda çözeltinin pH sına göre davranışı farklı olmaktadır. Asidik bölgede potasyum pentaborat tetrahidratın kristallerinin büyüme hızları saf ortama göre artarken, bazik bölgede ise tersi bir durum söz konusudur.