Mineralizer
મિનરલાઈઝરનો હેતુ રિવર્સિબલ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના માધ્યમથી બીજ સ્ફટિકમાં અદ્રાવ્ય "પોષક" ના પરિવહનને સરળ બનાવવાનો છે. સમય જતાં, બીજ સ્ફટિક એ સામગ્રીને એકઠી કરે છે જે એક સમયે પોષક તત્વોમાં હતી અને વધે છે. મિનરલાઈઝર્સ એ એડિટિવ્સ છે જે પોષક ઘનના દ્રાવ્યકરણમાં મદદ કરે છે. જ્યારે ઓછી માત્રામાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, ત્યારે ખનિજીકારક ઉત્પ્રેરક તરીકે કાર્ય કરે છે. સામાન્ય રીતે, ઓછા સ્થિર ઘન અને દ્રાવક ધરાવતા દ્રાવણમાંથી વધુ સ્થિર ઘનને સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા વિસર્જન-વરસાદ અથવા સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે. જળઉષ્મીય વૃદ્ધિમાં ઊંચા તાપમાને ઓગળેલા ઘનનું સ્ફટિકીકરણ સામેલ છે. ઘણીવાર ઉચ્ચ દબાણ સામેલ હોય છે. ઐતિહાસિક રીતે, જળઉષ્મીય વૃદ્ધિનો ધ્યેય મોટા સ્ફટિકો ઉગાડવાનો હતો. નેનો ટેકનોલોજીમાં તાજેતરના વિકાસને કારણે, નાના નેનોક્રિસ્ટલ્સ હવે ઇચ્છિત છે અને ખનિજો દ્વારા નિયંત્રિત સ્ફટિક કદ સાથે હાઇડ્રોથર્મલ વૃદ્ધિ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. વિવિધ ખનિજો વિવિધ કદ અને આકારના સ્ફટિકોમાં પરિણમે છે. લાક્ષણિક ખનિજો હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH, KOH, LiOH), કાર્બોનેટ (Na2CO3) અને હેલાઇડ (NaF, KF, LiF, NaCl, KCl, LiCl) છે. કેટાયનની અસરો જો કે સામાન્ય રીતે મિનરલાઈઝરનો એનાયન પોષક તત્ત્વોને ઓગળવામાં સૌથી વધુ સક્રિય હોય છે, તેમ છતાં કેટાયન કેટલાક કિસ્સાઓમાં પણ પ્રભાવ પાડે છે. ખનિજીકરણ સ્ફટિકની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અને વૃદ્ધિ દરમાં વધારો કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ધરાવતા દ્રાવણ (NaOH, Na2CO3) ની સરખામણીમાં પોટેશિયમ ધરાવતા દ્રાવણ (KOH, K2CO3) માં નીલમ (Al2O3) અને ઝિંકાઇટ (ZnO) નો વૃદ્ધિ દર વધારે છે. આ તફાવત સહેલાઈથી સમજી શકાતો નથી, પરંતુ પોટેશિયમ અને સપાટી પર શોષાયેલી અશુદ્ધિ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને આભારી છે. એપ્લિકેશન્સ ક્વાર્ટઝનું સંશ્લેષણ ક્વાર્ટઝ સ્ફટિકોની જળઉષ્મીય વૃદ્ધિમાં NaOH અથવા Na2CO3 જેવા મૂળભૂત ખનિજોનો ઉપયોગ થાય છે. પૂર્વવર્તી અથવા પોષક તત્વ કચડી સિલિકા અને દ્રાવક છે. લાક્ષણિક કન્ટેનર હવા-ચુસ્ત સ્ટીલ સિલિન્ડરથી બનેલા હોય છે જેને ઓટોક્લેવ્સ કહેવાય છે જે ઊંચા તાપમાન અને દબાણનો સામનો કરી શકે છે. ક્વાર્ટઝ સ્ફટિકોના કિસ્સામાં, કન્ટેનરને 300 ડિગ્રી સેલ્સિયસ (જે 140 એમપીએનું દબાણ પેદા કરે છે) પર ગરમ કરવામાં આવે છે. મિનરલાઈઝર વિના, સિલિકાને દ્રાવ્ય બનાવવા માટે ઊંચા તાપમાનની જરૂર પડે છે. હાઇડ્રોક્સાઇડ અને કાર્બોનેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય સોડિયમ સિલિકેટ્સ બનાવીને સિલિકાને વધુ દ્રાવ્ય બનાવે છે. સરળ સમીકરણોને SiO2 + 2 NaOH → Na2SiO3 + H2O SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2 તરીકે રજૂ કરી શકાય છે. હાઇડ્રેટ્સ Na2SiO3 • nH2O સૂત્ર સાથે રચાય છે, જેમાં લગભગ ટેટ્રાહેડ્રલ આયન SiO2 (OH) 22-હાઇડ્રેશનના પાણી સાથે હોય છે. ત્રિ-પરિમાણીય સિલિકા કાચમાં, સોડિયમ આયનોના ઉમેરાથી ઓક્સિજન આયનો એક સેતુ બનાવે છે, આ ઓક્સિજન આયનો અસરકારક નકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે. હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ સોડિયમ આયનો અંશતઃ સહસંયોજક અને અંશતઃ આયનીય માળખું પ્રદાન કરે છે. જેમ જેમ Na + ની સાંદ્રતા વધે છે તેમ, આયનીય રીતે બંધાયેલ સામગ્રી જોડાય છે અને છેવટે સતત ચેનલોનું નેટવર્ક બનાવે છે. એકવાર સિલિકા દ્રાવ્ય થઈ જાય પછી, પોષક તત્વોના ઘટકોને બીજ સ્ફટિકમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે પોષક તત્વ કરતાં ઠંડા તાપમાને રાખવામાં આવે છે, પરિણામે ઉચ્ચ શુદ્ધતા ક્વાર્ટઝ સ્ફટિક બને છે. ઝિયોલાઇટ્સના સંશ્લેષણમાં હાઇડ્રોક્સાઇડ મિનરલાઈઝર્સનો ઉપયોગ ઝિયોલાઇટ્સના એલ્યુમિના/સિલિકા ગુણોત્તરને નિયંત્રિત કરવા માટે પણ થાય છે. ઝીયોલાઇટના ઉત્પાદન માટેની લાક્ષણિક વાનગીમાં મિનરલાઈઝર, દ્રાવક, બીજ સ્ફટિક, સિલિકા (SiO2) અને એલ્યુમિના (Al2O3) ધરાવતું પોષક તત્વ અને નમૂનાનો સમાવેશ થાય છે. નમૂનાઓ એ કેટાયન છે જે એનાયોનિક બિલ્ડિંગ બ્લોક્સના પોલિમરાઇઝેશનને ચોક્કસ ઝિયોલાઇટ માળખું બનાવવા માટે નિર્દેશિત કરે છે. વિવિધ ટેમ્પ્લેટિંગ કેટાયન વિવિધ ઝીયોલાઇટ માળખા તરફ દોરી જાય છે. લાક્ષણિક નમૂનાઓમાં ટેટ્રામીથાઈલેમોનિયમ (TMA), સોડિયમ (Na +) અને પોટેશિયમ (K +) નો સમાવેશ થાય છે. પોષક સ્રોતના ગુણોત્તર, ખનિજીકરણના પ્રકાર અથવા પ્રતિક્રિયાના તાપમાન અને પીએચમાં ફેરફાર કરીને પણ વિવિધ ઝિયોલાઇટ્સની રચના કરી શકાય છે. ઉચ્ચ pH પર, ઉચ્ચ એલ્યુમિના સામગ્રીવાળા ઝિયોલાઇટ્સ રચાય છે, કારણ કે હાઇડ્રોક્સાઇડ ઉપર દર્શાવેલ પ્રતિક્રિયા દ્વારા સિલિકાની ઘનીકરણ અને ઓલિગોમેરાઇઝ કરવાની ક્ષમતાને અટકાવે છે. નીચા pH પર, ઉચ્ચ સિલિકા સામગ્રીવાળા ઝિયોલાઇટ્સની તરફેણ કરવામાં આવે છે. સંદર્ભો રાસાયણિક સંશ્લેષણ સંતુલન રસાયણશાસ્ત્ર