Common Ion Effect Upon Crystal Growth And Dissolution Behavior

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006Bu çalışmada, elektrostatik ayırıcıda yüzey potansiyellerine göre sınıflandırılmış olan potasyum klorür kristallerinin büyüme ve çözünme hızları üzerine ortak iyonlu katkıların etkileri incelenmiştir. Ortak katyonlu katkı maddeleri olarak; potasyum nitrat, potasyum asetat ve potasyum sülfat, ortak anyonlu katkılar olarak ise; sodyum klorür, amonyum klorür ve baryum klorür seçilmiştir. Deneyler, katkı maddelerinin 10, 100 ve 1000 ppm olmak üzere üç farklı katkı konsantrasyonları için; metastabil bölge genişlikleri ve tek kristal ölçüm sisteminde de büyüme ve çözünme hızları ölçülmek suretiyle gerçekleştirilmiştir. Saf ortamda yürütülen deneylerde yüzey nükleasyonundan kaynaklandığı düşünülen yüzeyden fışkıran iplikçikler şeklinde büyüme davranışı ve kristallerin sahip oldukları yüzey potansiyelinin de fonksiyonu olan bir ölü bölgenin varlığı tespit edilmiştir. Metastabil bölge genişliğine ve büyüme davranışına katkı maddelerinin etkileri göz önüne alınarak kristallerin sahip oldukları yüzey potansiyelinin kristal yüzeyine seçimli olarak adsorplanan K+ iyonundan kaynaklandığı sonucuna varılmıştır. Ortama ilave edilen ortak katyonlu katkıların yüzey potansiyelini daha da artırdığı ve büyümede bir fark oluşturmadıkları bulunmuştur. Kristal büyüme ve çözünme davranışlarındaki değişimler yardımıyla ortak anyonlu katkıların yüzey potansiyelini başlangıçta azaltarak nötralize ettiği ve ardından kristal yüzeylerini ters potansiyelle yükledikleri tespit edilmiştir. Kristallerin sahip oldukları yüzey potansiyellerinin ortak iyonlu katkı maddeleri yardımıyla değiştirilmek suretiyle büyüme ve çözünme davranışlarının kontrol edilebileceği varsayımımızın doğruluğu yapılan bu çalışmalarla açık bir biçimde gösterilmiştir. Potasyum nitrat katkısında olduğu gibi ortak olmayan iyonun da büyüme davranışını etkileyebildiği tespit edilmiştir.In this study, the effect of additives having common ions upon crystal growth and dissolution rates of potassium chloride crystals which were separated with respect to their surface charges by using an electrostatic separator was investigated. Potassium nitrate, potassium sulfate, potassium acetate, sodium chloride, barium chloride and ammonium chloride were selected as additives having common cations or anions. Metastable zone widths and growth/dissolution rates of potassium chloride were measured in pure solution at 10, 100 and 1000 ppm additive concentrations. In pure solution, a rod-like growth behavior in the form of very thin but very long crystal streams, growing perpendicular to the surface was observed considered to be caused from surface nucleation and a dead zone which was a function of surface potential of crystals was determined. When the effects of additives on the metastable zone and growth behavior of potassium chloride were considered, it was concluded that, surface potentials of crystals were caused by specifically adsorbed K+ ions. It was determined that, additives having common cations present in the crystallization media increased the surface potential and were not affected the growth behavior, significantly. It was found that, additives having common anions, initially leaded to decrease and neutralize the surface potential, then oppositely charged the crystal surface, when the crystal growth/dissolution behavior changes were considered. This study was obviously exhibited that, crystal growth and dissolution behaviors can be controlled by changing the surface potentials of crystals by using additives having common ions. It was determined that the uncommon ion could also affect the growth behavior as such in the addition of potassium nitrate.DoktoraPh