Potasyum pentaborat tetrahidratın kristalizasyonunun akışkan yatakta incelenmesi / The investigation of potassium pentaborate tetrahydrate crystallization in fluidized bed crystallizer

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. In this study, the growth rate of the crystallis of Potassium Pentaborate Tetrahydrate (PPT) are obtained in the purity medium with different temperatures and different pH rates. And also, it is obtained in the Ca, Mg and Pb medium. Furthermore, the growth rate of the Potassium Pentaborate Tetrahydrate crystals, which is in different sizes, are investigated in the supersaturation medium containing, ethil alcohol as a second solution. While the effect of impurities of Potassium Pentaborate Tetrahydrate crystals growth rate are investigated, the ecperimental studies are done for each impurity at least in three differet concentrations. The experimental studies are done in fluidized bed cyrstallizer. The capacity of stock solution container is 5 L. The saturated temperature of stock solution is about 30 C and meanwhile, it is observed that in 15 minutes there was no growth in such critical temperature point. The power of pushed tempereature is obtained from the difference between experimental temperature and saturation temperature. The pushed temperature power is converted to concentration pushed power by using solution rates. -630 +500 Mm in sizes and 2,5 ± 0.001 gr. İn wight injected cyrstals are used in the experimental studies of Potassium Pentaborate Tetrahydrate cyrstals growth. The velocity of solution is regulated as uniform spreaded and these cyrstals are allowed to grow for 15 minutes. The temperature of solution is measured at each minute by a 0.1 C in sensitive thermometer mounted to fluidized bed cyrstallizer. During experiment, the cyrstals are removed and they are dried at the room temperature for 24 hours. After drying, the cyrstals are weighted to obtain the massive growth velocity of Potassium Pentaborate Tetrahydrate. Lineat growth and growth rate velocity are obtained by the difference of first mass and experimental results. To sum up, the total growth rate of Potassium Pentaborate Tetrahydrate cyrstals are investigated as suppersaturated medium and the results shows that, the total growth is related to particule sizes, to the temperature and to the impurity of solution. Furthermore, while the impurity of Ca, Mg and Pb lower saturated temperature, it increases the cyrstal growth rate. In the alcohol medium, saturated temperature of solution is pulled to high rate compared to the purity solution temperature but Potassium Pentaborate Tetrahydrate cyrstals growth rate increases when compared to other impurities. Potassium Pentaborate Tetrahydrate solutions are related to pH rates. In acidic region, Potassium Pentaborate Tetrahydrate cyrstals growth rate increases comparing to purity medium. However, in basic region there is an opposite situation.