Καταβύθιση ανθρακικού ασβεστίου σε χαμηλό λόγο υπερκορεσμού και μελέτη της διάλυσης κρυστάλλων σε μικροροϊκά συστήματα
Loading...
Date
2025-10-11
Authors
Κουλιάτσα, Ιουλιανή
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα μελέτη διεξήχθη με κύριο στόχο την κατανόηση και βελτιστοποίηση των συνθηκών διάλυσης κρυστάλλων ανθρακικού ασβεστίου (CaCO₃) σε μικροροϊκά συστήματα, καθώς και μία πρώιμη αξιολόγηση της προσθήκης του ανιονικού επιφανειοδραστικού AOT (sodium bis(2 ethylhexyl) sulfosuccinate). Η ανάγκη αυτή απορρέει από τα προβλήματα καθαλατώσεων σε διάφορες βιομηχανικές διεργασίες, όπου η ανεξέλεγκτη καταβύθιση αλάτων όπως το ανθρακικό ασβέστιο μειώνει την αποδοτικότητα εναλλακτών θερμότητας και σωληνώσεων. Παράλληλα, τα τελευταία χρόνια διερευνάται η χρήση διαφόρων πολύμορφων ανθρακικού ασβεστίου ως φορέων φαρμάκων, όπου ο έλεγχος των ρυθμών διάλυσης είναι κρίσιμος για τη βιοδιαθεσιμότητα των φαρμακευτικών δισκίων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετήθηκε η διάλυση κρυστάλλων ανθρακικού ασβεστίου που καταβυθίστηκαν σε μικροκανάλια για διαφορετικές τιμές παροχής ακόρεστου διαλύματος ανθρακικού ασβεστίου.Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου (~25 °C) σε μικροροϊκές διατάξεις με υδρόφιλη ή υδρόφοβη επικάλυψη (παρουσία ή απουσία της τασιενεργού ουσίας αντίστοιχα).Χρησιμοποιήθηκαν διαλύματα με σταθερό βαθμό υπερκορεσμού (SR = 10.2, 14.8) για την καταβύθιση των κρυστάλλων σε σταθερή παροχή 0.50 μL/min. Στην περίπτωση της διάλυσης δοκιμάστηκαν τρείς παροχές: 0.5, 0.72 και 0.96 μL/min. Στα πειράματα όπου δοκιμάστηκε η προσθήκη AOT στο ακόρεστο διάλυμα, η συγκέντρωση της τασιενεργού ένωσης διατηρήθηκε σταθερή (300 ή 550 ppm) και η παροχή στα 0.72 μL/min. Η παρακολούθηση της αύξησης του μεγέθους των κρυστάλλων κατά την καταβύθιση και της μείωσής τους κατά τη διάλυση έγινε με οπτικό μικροσκόπιο συνδεδεμένο με ψηφιακή κάμερα, επιτρέποντας την καταγραφή των στιγμιότυπων για τον εντοπισμό του χρόνου εμφάνισης του πρώτου κρυστάλλου, την εξέλιξη του μεγέθους των κρυστάλλων και τον προσδιορισμό του χρόνου πλήρης διάλυσής τους. Σε όλα τα πειράματα εξετάστηκαν μόνο τα πολύμορφα βατερίτης και αραγωνίτης, λόγω του υπερκορεσμού που επιλέχθηκε κατά την καταβύθιση, γεγονός που διευκόλυνε την σύγκριση μεταξύ τους.Η βέλτιστη παροχή προέκυψε από την μελέτη των ρυθμών διάλυσης των κρυστάλλων σύμφωνα με την μείωση του μεγέθους του, αλλά και μετρώντας την εξέλιξη του λόγου του μεγέθους τους προς το αρχικό μέγεθός τους. Τα αποτελέσματα υπέδειξαν την τιμή 0.72 μL/min ως την ιδανική, καθώς περαιτέρω αύξησή της δεν επέφερε βελτίωση. Στην σειρά πειραμάτων με παρουσία της τασιενεργού ουσίας ΑΟΤ παρατηρήθηκε αύξηση του χρόνου διάλυσης και μείωση των ρυθμών.Όλες οι συγκρίσεις ρυθμών πραγματοποιήθηκαν για ίδιας μορφολογίας κρυστάλλους για να μην αλλοιωθεί το αποτέλεσμα λόγω διαφορετικών διαλυτοτήτων.Τα ευρήματα θα επιτρέψουν την ανάπτυξη βέλτιστων στρατηγικών ελέγχου των καθαλατώσεων σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, μειώνοντας το κόστος συντήρησης. Παράλληλα, η εξέταση της διάλυσης μπορεί να προσφέρει νέες ιδέες στον φαρμακοτεχνικό τομέα, εξελίσσοντας την τεχνολογία των δισκίων και συμβάλλοντας στην καταπολέμηση αγγειακών παθήσεων που προκαλούνται από το ίδιο το ασβέστιο. Η παρούσα εργασία θέτει τη βάση για την συνέχιση των πειραμάτων σε άλλα συστήματα και με διαφορετικές παραμέτρους.
Description
Keywords
Ανθρακικό ασβέστιο, Καταβύθιση, Διάλυση, Τασιενεργά, Ρυθμός διάλυσης