Καταβύθιση ανθρακικού ασβεστίου σε χαμηλό λόγο υπερκορεσμού και μελέτη της διάλυσης κρυστάλλων σε μικροροϊκά συστήματα
| datacite.contributor.Supervisor | Χριστάκης Παρασκευά | |
| datacite.contributor.Supervisor | Βαρβάρα Συγγούνη | |
| dc.contributor.author | Κουλιάτσα, Ιουλιανή | |
| dc.contributor.other | Kouliatsa, Iouliani | |
| dc.date.accessioned | 2025-10-13T06:17:58Z | |
| dc.date.available | 2025-10-13T06:17:58Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-11 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | The present study was conducted with the primary aim of understanding and optimizing the dissolution conditions of calcium carbonate (CaCO₃) crystals in microfluidic systems, as well as providing an early evaluation of the addition of the anionic surfactant AOT (sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuc cinate). This necessity arises from the problems of scaling in various industrial processes, where the uncontrolled precipitation of salts such as calcium carbonate reduces the efficiency of heat exchang ers and pipelines. At the same time, in recent years the use of different polymorphs of calcium car bonate as drug carriers has been investigated. The control of dissolution rates is critical for the bioa vailability of pharmaceutical tablets. In this thesis, the dissolution of calcium carbonate crystals pre cipitated in microchannels was studied for different flow rates of undersaturated calcium carbonate solution.The experiments were carried out at room temperature (~25 °C) in microfluidic devices with hy drophilic or hydrophobic coatings (in the presence or absence of the surfactant, respectively). Solu tions with a fixed degree of supersaturation (SR = 10.2, 14.8) were used for the precipitation of crys tals at a constant flow rate of 0.50 μL/min. In the case of dissolution, three flow rates were tested: 0.5, 0.72, and 0.96 μL/min. In the experiments where the addition of AOT to the undersaturated solution was tested, the surfactant concentration was kept constant (300 or 550 ppm), and the flow rate during dissolution was fixed at 0.72 μL/min. Monitoring of the increase in crystal size during precipitation and their reduction during dissolution was carried out using an optical microscope con nected to a digital camera, allowing for recording of snapshots in order to identify the time of ap pearance of the first crystal, the evolution of crystal size, and the determination of the time of com plete dissolution. In all experiments only the polymorphs vaterite and aragonite were examined, due to the supersaturation level selected during precipitation, which facilitated their comparison.The optimal flow rate was determined by studying the dissolution rates of the crystals according to the reduction of their size, as well as by measuring the evolution of the ratio of their size to their initial size. The results indicated the value of 0.72 μL/min as the ideal one, since a further increase did not bring improvement. In the series of experiments with the presence of AOT it was observed that the dissolution time increased and the rates decreased. All rate comparisons were performed for crystals of identical morphology in order not to distort the result due to differences in solubility.The findings will allow the development of optimal strategies for controlling scaling in industrial installations, reducing maintenance costs. At the same time, the examination of dissolution may pro vide new insights in the pharmaceutical field, advancing tablet technology and contributing to the fight against vascular diseases caused by calcium itself. The present work sets the foundation for continuing experiments in other systems under different parameters. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/30543 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Ανθρακικό ασβέστιο | |
| dc.subject | Καταβύθιση | |
| dc.subject | Διάλυση | |
| dc.subject | Τασιενεργά | |
| dc.subject | Ρυθμός διάλυσης | |
| dc.subject.alternative | Calcium carbonate | |
| dc.subject.alternative | Precipitation | |
| dc.subject.alternative | Dissolution | |
| dc.subject.alternative | Flow rate | |
| dc.subject.alternative | Surfactants | |
| dc.subject.alternative | Dissolution rate | |
| dc.title | Καταβύθιση ανθρακικού ασβεστίου σε χαμηλό λόγο υπερκορεσμού και μελέτη της διάλυσης κρυστάλλων σε μικροροϊκά συστήματα | |
| dc.title.alternative | Precipitation of calcium carbonate at low supersaturation ratio and research on the dissolution of crystals in microfluidic systems |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ_1087198_ΙΟΥΛΙΑΝΗ ΚΟΥΛΙΑΤΣΑ.pdf
- Size:
- 3.44 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
License bundle
1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
- Name:
- license.txt
- Size:
- 5.02 KB
- Format:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Description: