MSMPR tipi kristalizörde kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonunun glutamik asit varlığında incelenmesi

Yıl 2017, , 1121 - 1130, 08.12.2017

Sevgi Polat , Perviz Sayan , Sibel Titiz Sargut

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.369501

Cited By: 1

Öz

Bu
çalışmada, kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonu, 65ºC sıcaklıkta, pH 2,5’da
ve 0,5 saat bekleme süresinde MSMPR tipi bir kristalizörde saf ve glutamik asit
varlığında incelenmiştir. Bu amaçla %20’lik CaCO₃ ve H₂SO₄
çözeltisi kullanılarak saf ortamda ve 250 ppm, 1000 ppm ve 2500 ppm glutamik
asit varlığında kristalizasyon deneyleri yürütülmüştür. Elde edilen kristal
ürünün tane boyutu, filtrasyon hızı ve zeta potansiyel değişimi ölçülmüş, XRD,
TG-FTIR-MS, SEM analizleri yapılmıştır. Glutamik asidin kristalizasyon
ortamında bulunması durumunda üretilen kalsiyum sülfat dihidrat kristallerinin
en/boy oranlarının değiştiği, filtrasyon hızının azaldığı ve ortalama tane
boyutunun glutamik asit konsantrasyonunun artışına bağlı olarak 73µm’den
54µm’ye düştüğü belirlenmiştir. İncelenen koşullarda kalsiyum sülfat dihidratın
kristalizasyon kinetiği McCabe’in DL teorisine göre belirlenmiş ve kristal büyüme hızının tane boyutuna
bağlı olduğu gösterilmiştir. Ayrıca ASL, C-R, MJ2 ve MJ3 büyüme modelleri
kullanılarak kristal büyüme hızı belirlenmiştir. Yapılan hata analizleri
sonucunda MJ3 modelinin sistemi en iyi karakterize eden model olduğu
bulunmuştur. Sem analizleri ile de glutamik asidin kristal habiti üzerine olan
etkisi gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kalsiyum sülfat dihidrat, glutamik asit, kristalizasyon kinetik modelleri, karakterizasyon

Kaynakça

• 1. Titiz-Sargut S., Sayan P., Avcı B., Influence of citric acid on calcium sulfate dihydrate crystallization in aqueous media, Cryst. Res. Technol., 42 (2), 119-126, 2007.
• 2. Rabizadeh T., Stawski T.M., Morgan D.J., Peacock C.L., Benning L.G., The effects of inorganic additives on the nucleation and growth kinetics of calcium sulfate dihydrate crystals, Cryst. Growth Des., 17 (2), 582-589, 2017.
• 3. Rabizadeh T., Peacock C.L., Benning L.G., Carboxylic acids: effective inhibitors for calcium sulfate precipitation? Miner. Mag., 78 (6), 1465-1472, 2014.
• 4. Amjad Z., Gypsum scale formation on heat exchanger surfaces: The influence of natural and synthetic polyelectrolytes, Tenside Surf., 41, 214-219, 2004.
• 5. Feldmann T., Demopoulos G.P., Influence of impurities on crystallization kinetics of calcium sulfate dihydrate and hemihydrate in strong HCl-CaCl2 solutions, Ind. Eng. Chem. Res., 52 (19), 6540−6549, 2013.
• 6. Ben Ahmed S., Tlili M.M., Ben Amor M., Influence of a polyacrylate antiscalant on gypsum nucleation and growth, Cryst. Res. Technol., 43 (9), 935-942, 2008.
• 7. Beckmann W., Crystallization basic concepts and industrial applications, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Almanya, 2013.
• 8. Fukami T., Tahara S., Nakasone K., Yasuda C., Synthesis, crystal structure, and thermal properties of CaSO4·2H2O single crystals, Int. J. Chem., 7 (2), 12-20, 2015.
• 9. Ceyhan A.A., Baytar O., Gülce A., Effect of heavy metals impurities upon nucleation kinetics of NaCl, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (1), 95-103, 2014.
• 10. Vani R., Girija E.K., Palanichamy M., Narayana Kalkura S., Simultaneous crystallization of calcium phosphate and calcium oxalate in the presence of ascorbic acid under physiological conditions, Mater. Eng. Sci. C, 29 (4), 1227-1232, 2009.
• 11. Al Dabbas M., Eisa M.Y., Kadhim W.H., Estimation of gypsum- calcite percentages using a fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR), in Alexandria Gypsiferous Soil -Iraq, Iraqi J. Sci, 55 (4B), 1916–1926, 2014.
• 12. Pavia D.L., Lampman G.S., Kriz G.S., Vyvyan J.R., Introduction to Spectroscopy, 4th Edition, Brooks-Cole, Cengage Learning, Belmont, 2009.
• 13. National Institute of Standards and Technology (NIST) Mass Spectrometry Data Center Collection. L-Glutamic Acid. http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C56860&Mask=200. 2014.
• 14. Mydlarz J., Jones A.G., On numerical computation of size-dependent crystal growth rates, Comput. Chem. Eng., 13 (8), 959-965, 1989.
• 15. Matyania A., Koralewska J., Wierzbowska B., Piotrowski K., The influence of process parameters on struvite continuous crystallization kinetics, Chem. Eng. Commun., 193 (2), 60-176, 2006.
• 16. Mydlarz J., Jones A.G., An assessment of MSMPR crystallization kinetics data for systems modelled by size-dependent crystal growth rate functions, Chem. Eng. J., 55 (1-2), 69-80, 1994.
• 17. Li X., Song X., Liu G., Yu J., Size-dependent nucleation and growth kinetics model for potassium chloride-Application in Qarhan Salt Lake, J. Cryst. Growth., 311 (11), 3167-3173, 2009.