Sevgi POLAT, Perviz SAYAN, Sibel TİTİZ SARGUT

MSMPR tipi kristalizörde kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonunun glutamik asit varlığında incelenmesi

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

PDF

___

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.