અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-ઉન્નત ખનિજ કાર્બોનેશન

ખનિજ કાર્બોનેશન એ કેલ્શિયમ અથવા મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ જેવા આલ્કલાઇન ખનિજો સાથે કાર્બન ડાયોક્સાઇડની પ્રતિક્રિયા છે. ખનિજ કાર્બોનેશનનો ઉપયોગ ફાર્માસ્યુટિકલ, પોલિમર અને ખાતર ઉદ્યોગમાં ઘન કણોના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે તેમજ આલ્કલાઇન સામગ્રીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સિક્વેસ્ટ્રેશન માટે થાય છે. પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા કણોની સારવાર એ પ્રક્રિયાને તીવ્ર બનાવવાનું સફળ માધ્યમ મળ્યું છે જેના પરિણામે ઉચ્ચ કાર્બોનેશન રૂપાંતર થાય છે અને ઝડપી પ્રતિક્રિયા ગતિ થાય છે.

ખનિજ કાર્બોનેશન: પ્રક્રિયા અને મર્યાદાઓ

કાર્બોનેશન માટે, કુદરતી અને કચરો સામગ્રી તેમની રચનામાં આલ્કલાઇન ઓક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્સાઇડ અથવા સિલિકેટની હાજરીને કારણે કાર્બોરેટેડ છે. કાર્બોનેશન પ્રક્રિયામાં નીચેના પ્રતિક્રિયા પગલાઓનો સમાવેશ થાય છે:

ખનિજ કાર્બોનેશનના પગલાં

કાર્બોનેશન પ્રતિક્રિયા માટે, રીએજન્ટ્સ માટે કણો ઉપલબ્ધ હોવા જોઈએ. આનો અર્થ એ છે કે કાર્બોનેશન પ્રક્રિયાને સુધારવા માટે નિષ્ક્રિય સ્તરો વિના ઉચ્ચ કણોની સપાટી જરૂરી છે.
ઘન કણના સંકોચાતા અપ્રક્રિયા વગરના કોરની આસપાસના વધુને વધુ જાડા અને ગાઢ કાર્બોનેટ સ્તરની રચના ત્રણ દર મર્યાદિત પગલાં બનાવે છે:

• ઓક્સાઇડ/સિલિકેટનું હાઇડ્રેશન;
• cations leaching; અને
• પ્રતિક્રિયા ઝોનમાં પ્રસરણ.

કાર્બોનેશન પ્રક્રિયાને સુધારવા માટે, આ મર્યાદાઓને પ્રક્રિયા સહાયક તકનીક દ્વારા દૂર કરવી પડશે. હાઇ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડને કાર્બોનેશન રેટ અને પ્રતિક્રિયાની ઝડપને વધારતી પ્રક્રિયા ઇન્ટેન્સિફિકેશન ટેકનોલોજી તરીકે સફળતાપૂર્વક લાગુ કરવામાં આવી છે.

ઉકેલ: અલ્ટ્રાસોનિક કાર્બોનેશન

બેલ્જિયમમાં કેથોલીકે યુનિવર્સીટીટ લ્યુવેનના સંશોધન જૂથ દ્વારા, “અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ખનિજ કાર્બોનેશન પ્રક્રિયાઓને તીવ્ર બનાવવા માટે સંભવિત ઉપયોગી સાધન સાબિત થયું છે. ઉન્નત મિશ્રણને લીધે, કણોના ભંગાણ અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ પેસિવેટિંગ સ્તરોને દૂર કરવાને કારણે પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રને વેગ આપવો અને ટૂંકા સમયમાં વધુ કાર્બોનેશનની માત્રા પ્રાપ્ત કરવી શક્ય બન્યું. વધુમાં, દ્રાવણમાં મેગ્નેશિયમ આયનો સાથે સંયોજનમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એરાગોનાઈટ સ્ફટિકોના સંશ્લેષણમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે, બંને મેગ્નેશિયમની જરૂરી સાંદ્રતા ઘટાડીને અને નજીકની આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં પ્રતિક્રિયા તાપમાન ઘટાડીને.”
[સાન્તોસ એટ અલ. 2011, પૃષ્ઠ 114]

એક નજરમાં ફાયદા:

• અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ, ડિગગ્લોમેરેશન દ્વારા દંડ કણોનું કદ વિતરણ & પીસવું
• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નિષ્ક્રિય સ્તરોને દૂર કરે છે
• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્ર વધારે છે
• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મૂળભૂતતા ઘટાડે છે
• અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા તીવ્રતા: ઉચ્ચ ઉપજ, ઝડપી પ્રતિક્રિયા

ખનિજ કાર્બોનેશન પર અલ્ટ્રાસોનિક અસરો. [સાન્તોસ એટ અલ. 2013]

અલ્ટ્રાસોનિક કણોની સારવાર

સોનિકેશન એ પાર્ટિકલ સ્લરીઝની સારવાર માટે એક શક્તિશાળી સાધન છે. તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક દળો પ્રવાહીમાં યાંત્રિક કંપન અને મજબૂત પોલાણ બનાવે છે. આ ઉચ્ચ તાણ દળો સમૂહ અને પ્રાથમિક કણોને પણ તોડી શકે છે, જેથી ઉચ્ચ-શક્તિ/ ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક વિશ્વસનીય પદ્ધતિ છે પીસવું, ડિગગ્લોમેરેશન અને વિખેરવું એપ્લિકેશન્સ

કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના SEM ચિત્રો શરૂઆતમાં (a) અને સોનિકેશનની 10 મિનિટ પછી (b). [સાન્તોસ એટ અલ. 2012]

સ્લરીની કાર્બોનેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિક મિલિંગ મોટા સપાટી વિસ્તારો સાથે નાના કણો બનાવે છે. પાર્ટિકલ ફ્રેગમેનેશન ઉપરાંત, સોનિકેશન કણોની સપાટી પરથી ડિપોઝિશનને પણ દૂર કરે છે, જેમ કે કાર્બોરેટેડ શેલ્સ અથવા ક્ષીણ મેટ્રિક્સ સ્તરો કે જે પ્રતિક્રિયા વિનાના કણ કોરને ઘેરી લે છે. પેસિવેટિંગ સ્તરોને દૂર કરવાથી, પ્રસારની મર્યાદાઓ ઓછી થાય છે અને પ્રતિક્રિયા વિનાની સામગ્રી જલીય તબક્કાના સંપર્કમાં આવે છે. આમ, સોનિકેશન કાર્બોનેશન રૂપાંતરણ અને પ્રક્રિયા ગતિશાસ્ત્રમાં વધારો કરી શકે છે - પરિણામે ઉચ્ચ ઉપજ અને ઝડપી પ્રતિક્રિયા થાય છે.

કણો પર અલ્ટ્રાસોનિક અસરો [સાન્તોસ એટ અલ. 2011]