Borik asidin metastabil bölge genişliği üzerine Al3+, Zn2+ ve Pb2+ safsızlıklarının etkisi

Kristalizasyon ortamında bulunan safsızlıklar, metastabil bölge genişliği, indüksiyon zamanı, kristal büyüme hızı, nükleasyon hızı, nem çekme özelliği, kristal habiti, aglomerasyon ve akıcılık özelliklerini etkilemektedir. Metastabil bölge genişliği, endüstriyel kristalizasyon için kilit öneme sahiptir. Bu sebeple safsızlıkların metastabil bölge genişliği üzerine etkisinin belirlenmesi gerekmektedir. Borik asit bor bileşiklerinin üretiminde kullanılan temel reaktiflerden birisidir. Borik asidin kristal özellikleri ürün kalitesine doğrudan etki etmektedir. Bu çalışmada borik asidin metastabil bölge genişliği üzerine Al3+, Zn2+ ve Pb2+ safsızlıklarının etkisi metastabil bölge ölçüm sisteminde incelenmiştir. Saf çözeltiye kıyasla, 10 ppm Zn2+ varlığında metastabil bölge genişliği artmaktadır. Ayrıca, artan Zn2+ konsantrasyonu ile metastabil bölge genişliği daralmaktadır. 10 ppm Al3+ konsantrasyonu için metastabil bölge genişliği artarken, yüksek Al3+ konsantrasyonlarında metastabil bölge genişliği üzerine olan etki sınırlı seviyede kalmaktadır. 25-75 ppm konsantrasyon aralığındaki Pb2+ katkısı, metastabil bölge genişliğini artırmaktadır. 100 ppm Pb2+ katkısı varlığında metastabil bölge genişliği saf çözelti ile aynıdır. Katkısız ve katkılı durumda borik asidin çözünme davranışı endotermik yapıdadır. Katkısız borik asit çözeltisinin bekleme zamanı 50-60 dk. aralığındadır. Yüksek aşırı doygunluk değerleri için 20 dk'ya kadar düşmektedir. 100 ppm Zn2+ varlığında bekleme zamanı, saf ortama kıyasla iki kat artış göstermektedir. 500 ppm Zn2+ varlığında bekleme zamanı düşük değerde de olsa artmaktadır. 1000 ppm Zn2+ varlığında, saf ortama kıyasla, düşük aşırı doygunluk değerlerinde bekleme zamanı yüksek iken, yüksek aşırı doygunluk değerlerinde bekleme zamanı düşük değerdedir. Saf borik asit çözeltisi için, homojen nükleasyonda, nüklei oluşum için gerekli hacim enerjisi artan aşırı doygunluk ile birlikte azalmaktadır. Ayrıca, heterojen nükleasyon için de artan aşırı doygunluk değeri için azalmaktadır. Aynı aşırı doygunluk değerleri için, saf çözeltiye kıyasla, 100 ve 500 ppm Zn2+ katkıları için homojen nükleasyon durumunda, gerekli hacim oluşum enerjisi yüksektir. 1000 ppm Zn2+ varlığında, düşük aşırı doygunluk değerleri için saf çözeltiye yakın değerlerde iken, yüksek aşırı doygunluk değerlerinde düşük değerdedir. Aynı aşırı doygunluk değerleri için, 1000 ve 500 ppm Zn2+ katkısı için nükleasyon hızları, saf çözeltiye kıyasla düşük değerdedir.