Investigation of reactive crystallization of gypsum in the presence of additives
Katkı maddeleri varlığında reaksiyon kristalizasyonu ile jips eldesinin incelenmesi
- Tez No: 201624
- Danışmanlar: DOÇ. DR. PERVİZ SAYAN, YRD. DOÇ. DR. SİBEL TİTİZ SARGUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kalsiyum sülfat dihidrat, jips, sitrik asit, safsızlıklar, kristal tane dagılımı, Calcium sulfate dihydrate, gypsum, citric acid, impurities, crystal size distribution
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Birçok endüstriyel uygulamada karsılasılan kalsiyum sülfat dihidratın (Jips, CaSO4.2H2O) kristalizasyonu büyük önem tasımaktadır. Bu çalısmada, saf Ca(OH)2 çözeltisi ve H2SO4 çözeltisinden reaksiyon ile elde edilen kalsiyum sülfat dihitratın; farklı pH, sıcaklık ve sitrik asit konsantrasyonlarında kristalizasyonu incelenmistir. Ayrıca farklı konsantrasyonlarda Fe2+, Fe3+, Cr6+ ve Cr3+ iyonları gibi safsızlıkların jips kristalizasyonuna etkisi çalısılmıstır. Bunun yanısıra, 2500 ppm sitrik asit varlıgında Fe3+ ve Cr3+ iyonlarının jips kristalizasyonuna etkisi ayrıca arastırılmıs ve tartısılmıstır. Jips kristallerinin kristal tane dagılımı (CSD), filtrasyon karakteristigi ve sekli açısından bütün parametrelerinin jips kristalizasyonuna etkisi dikkate alınmıstır. Sonuçlar; 20ºC'de pH'ın artması ile jips kristallerinin ortalama tane dagılımının hafifçe arttıgını ve pH'a baglı olarak jips kristallerinin seklinin igne yapıdan daha kalın prizma sekline dönüstügünü göstermistir. Sıcaklıgın etkisinin incelendigi deneylerde sonuçlar, jips kristalizasyonunda sıcaklıgın da önemli derecede etkili oldugunu göstermis ve optimum çalısma sıcaklıgı 65ºC seçilmistir. pH 3.5(±0.1) ve 65ºC'de sitrik asidin jips morfolojisi üzerinde önemli rol oynadıgı gözlenmistir. Özellikle 2500 ppm sitrik asit konsantrasyonu; ortalama tane dagılımı, kristal sekli ve filtrasyon karakteristigi açısından kritik konsantrasyon olarak tanımlanmıstır. Sitrik asit konsantrasyonuna baglı olarak prizma, plaka, yaprak ve çiçek benzeri çesitli kristal morfolojileri elde edilmistir. Zeta potansiyel analizleri jipsin farklı kristal yüzlerinde adsorplandıgını göstermistir. Kristalizasyon ortamında Fe2+ ve Fe3+ iyonlarının varlıgı jipsin ortalama tane dagılımını ve CSD'nı etkilememistir. Morfolojideki degisim ve Fe3+ iyonları varlıgında olusmus jips kristalleri üzerinde ince ve plaka yapıda kristallerin meydana gelmesi yüksek nükleasyon hızı ile açıklanmıstır. 2500 ppm sitrik asit varlıgında, CSD analizleri ve SEM gözlemleri sitrik asidin jips morfolojisi, ortalama tane dagılımı ve filtrasyon karakteristigi üzerindeki etkisinin Fe3+ iyon konsatrasyonunun artması ile azaldıgını ve Fe3+ iyonlarının gerçek etkisinin özellikle 500 ppm iyon konsantrasyonunda ortaya çıktıgını göstermistir. Fe3+ iyonları varlıgında sitrik asit etkisindeki bu azalma, sitrik asit ve Fe3+ iyonları arasında kompleks olusumu ile yorumlanabilmektedir. Cr6+ iyonlarının jips kristallerinin büyüyen yüzlerinde adsorplanması ve bloke olması kristal morfolojisini etkilemis ve yapraksı plaka yapıların olusmasına neden olmustur. CSD'daki düzensizligin ortalama tane dagılımı ve filtrasyon hızının azalmasında önemli etkisi oldugu görülmektedir. Sonuçlar ayrıca ortalama tane dagılımı ve filtrasyon karakteristiginin Cr3+ iyonları varlıgına baglı olmadıgını, fakat jips kristallerinin mekanik dayanımında azalma meydana geldigini göstermistir. Jips kristallerinin büyüme özelligi, yüzey morfolojisi ve filtrasyon karakteristigi; kristalizasyon ortamında Cr3+ iyonlarının yanı sıra 2500 ppm sitrik asit bulunmasına baglıdır. CSD analizleri Cr3+ iyon konsantrasyonuna baglı olarak jips kristallerinin ikili dagılıma sahip oldugunu ortaya çıkarmıstır. SEM ve EDS analizleri yüksek Cr3+ iyon konsantrasyonunda meydana gelen farklı kristal olusumların sitrik asit ve adsorplanan Cr3+ iyonlarının kompleks olusturmasından meydana gelebilecegini kanıtlamıstır. Ayrıca bu yapılar FT/IR analizleri ile de desteklenmistir.
Özet (Çeviri)
Crystallization of calcium sulfate dihydrate (Gypsum, CaSO4.2H2O) is considerably important since it is encountered in a variety of industrial applications. The crystallization of calcium sulfate dihydrate produced by the reaction between pure Ca(OH)2 suspension and H2SO4 solution was investigated at different pH values, temperatures and citric acid concentrations. Also the effect of additives such as ; Fe2+, Fe3+, Cr6+ and Cr3+ ions at different concentrations was studied on gypsum crystallization. Besides, the influence of Fe3+ and Cr3+ ions in the presence of 2500 ppm citric acid on the crystallization of gypsum were also investigated and discussed. The influence of all parameters on gypsum crystallization was considered in terms of crystal size distribution (CSD), filtration characteristics and shape of gypsum crystals. The results indicate that the average particle size of gypsum crystals slightly increases with increasing pH, and the shape of gypsum changed from needle-like to thicker tubular form depending on pH at 20ºC. The results obtained from the experiments which, the effect of temperature was investigated, showed that the temperature had also an important effect and 65ºC was selected as an optimum working temperature for this study. Citric acid played an important role for gypsum morphology (size and shape) at pH 3.5 and 65ºC. Especially, 2500 ppm citric acid concentration was determined as a critical concentration in terms of average crystal size, crystal shape and filtration characteristics. Various crystal morphologies such as tubular, plate-like, double-taper leaf-like and flower-like were obtained depending on the citric acid concentration. Zeta potential values showed that citric acid adsorbed preferentially on the different crystal faces of gypsum. Presence of Fe2+and Fe3+ ions in crystallization media did not affect the average particle size and CSD of gypsum. The change of morphology and appearance of fine and tubular crystals on the surface of already formed crystals in the presence of Fe3+ ions were explained by high nucleation rate. In the presence of 2500 ppm citric acid, CSD analysis and SEM observations show that the effect of citric acid on morphology, average particle size and filtration characteristics of gypsum is lessened with increasing Fe3+ ion concentration and real effect of Fe3+ ion is appeared especially at 500 ppm ion concentration. Diminishing of the effect of citric acid due to the presence of Fe3+ ion could be attributed to the complex formation between citric acid and Fe3+ ion. Adsorption and blocking of Cr6+ ions on growth units of gypsum crystals impact the crystal morphology of gypsum resulting in defective leaf-like plate form. Irregularity in CSD seems to play a greater role in decreasing average particle size and filtration rate. Results also indicate that the average particle size and filtration characteristics was not very strongly dependent on the presence of Cr3+ ion, but weakness in mechanical strength of gypsum crystals was observed. The growth habit, surface morphology and filtration characteristics of the gypsum crystals depend on the Cr3+ ion besides 2500 ppm citric acid in crystallization media. Analyses of the CSD reveal that gypsum crystals have bimodal CSD distribution depending on Cr3+ ion concentration. SEM and EDS analyses further confirmed that uncommon crystal formations, which might come from the formation of complex between citric acid and adsorbed Cr3+ ion, as evidenced by FT/IR, occurred at high Cr3+ ion concentrations.
Benzer Tezler
- Yeraltı kömür madenciliğinde alçıtaşlarının yangın barajı malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
ZEKAİ TUNCEL
Doktora
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDİL AYVAZOĞLU
- Çinko oksit yarı iletkeninin yapısal, optik ve elektriksel karakterizasyon teknikleriyle incelenmesi
An investigation of semiconductor zinc oxide via structural, optical and electrical characterization techniques
EMRE GÜR
Doktora
Türkçe
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
- Plastikleştirilmiş poli(laktik asit) temelli nanokompozitlerinin fiziksel özellikleri ve kristalizasyon davranışının incelenmesi
Investigation of physical properties and crystallization behaviour of plasticized poly(lactic acid) based nanocomposites
MEHMET KODAL
Doktora
Türkçe
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
- Sürekli fazı PA6 olan pa6/termoplastik elastomer karışımlarının izotermal olmayan kristalizasyon kinetiğinin incelenmesi
Investigation of the non-isothermal crystallization kinetics of polyamide 6/thermoplastic elastomer blends with continuous phase of polyamide 6
İPEK YAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KODAL
- Investigation of InP and SiGe nanomaterials via molecular dynamics simulations
InP ve SiGe nanomalzemelerinin moleküler dinamiği benzetişimleri metodu ile araştırılması
NADİRE NAYİR
Doktora
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR ERKOÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE TAŞCI