Boraks Ve Çinkosülfat Çözeltilerinin Metastabil Bölge Genişliklerinin Ultrasonik Yöntem İle Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yeni bir yöntem olan ve çözeltilerde ultrasonik hızın ve sıcaklığın bir ultrasonik sensör yardımı ile ölçülmesine dayanan ultrasonik yöntemin boraks ve çinkosülfat çözeltilerinin metastabil bölge genişliğinin ölçümünde kullanılabilirliği araştırılmıştır ve: • Boraks ve çinkosülfat çözeltilerinin metastabil bölge genişliklerinin soğutma hızı ile artıp, doygunluk sıcaklığındaki artışla azaldığı • Hem boraks hem de çinkosülfat için ultrasonik yöntemle belirlenen metastabil bölge genişliklerinin, gözlemsel yöntemle belirlenen değerlere göre daha büyük olduğu, ancak farkın küçük olması ve çalışılan maddelerin metastabil bölgelerinin de bağıl olarak geniş olması nedeniyle bu farklılığın özellikle endüstriyel kristalizasyon proseslerinde ihmal edilebilir düzeyde olduğu • Ultrasonik hızın çözelti konsantrasyonu ve sıcaklığa bağlı olarak değişiminin boraks-su ve çinkosülfat-su sistemleri için sırasıyla aşağıdaki korelasyonlarla tanımlanabildiği u = 1423.1526 + 8.4086C + 3.8737T – 0.0267T2 (1) u = 1311.4544 + 14.4747C + 3.1398T – 0.00695 T2 (2) • Süspansiyon yoğunluğundaki % 1’lik bir artışın ultrasonik hızı boraks çözeltilerinde 0.8 m/s, çinkosülfat çözeltilerinde ise 2 m/s arttırdığı • Boraks çözeltilerinde Ca+2 ve Mg+2 iyonlarının metastabil bölge genişliğini değiştirdikleri belli bir eşik konsantrasyon değerinin olduğu, 20 oC’de doygun boraks çözeltilerinde metastabil bölge genişliğinin 140 ppm Ca+2 konsantrasyonundan sonra arttığı, Mg+2 iyonlarının ise 140 ppm konsantrasyona kadar metastabil bölge genişliğini etkilemediği, 30 oC’de doygun boraks çözeltilerinde ise Ca+2 iyonlarının 200 ppm’e kadar bir etkisinin olmadığı, Mg+2 iyonlarının ise 200 ppm konsantrasyonda metastabil bölge genişliğini önemli ölçüde arttırdığı belirlenmiştir.

In this study, the applicability of ultrasonic method in the determination of metastable zone widths of aqueous solutions of borax and zincsulphate was investigated. The results show that: • Increasing cooling rate increases the metastable zone width of borax and zincsulphate solutions, whereas increasing saturation temperature decreases it. In comparison to the visual detection method, ultrasonic method gives broader metastable zone widths for the examined systems. However, the differences are low and for the substances with a relatively wide metastable zone width like borax and zincsulphate, these differences can be tolerable in industrial crystallization processes. • The dependence of ultrasonic velocity on solution concentration and temperature can be given for borax-water and zincsulphate-water systems by the following correlations, respectively. u = 1423.1526 + 8.4086.C + 3.8737.T – 0.0267.T2 (1) u = 1311.4544 + 14.4747.C + 3.1398.T – 0.00695 T2 (2) • % 1 increment of suspension density increases the ultrasonic velocity in borax solutions and zincsulphate solution 0.8 and 2 m/s, respectively. • There is a limit value of impurity concentration after which the metastable zone width start to increase. At 20 oC saturated solution, Ca+2 ions more than 140 ppm increases the metastable zone width, whereas the effect of Mg+2 ions is negligible. The metastable zone width begins to increase after 200 ppm Mg+2 concentration at 30 oC saturated borax solutions. The effect of Ca+2 ions up to 200 ppm can be neglected in this case.