결정화는 저렴하고 비교적 간단한 재료를 정화하는 방법입니다. 순도가 중요한 제약 산업을 포함하여 많은 산업에서 선택되는 기술이라는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그렇다면 결정화가 항상 좋은 것은 아니라는 것을 배우는 것은 놀라운 일입니다.
결정화가 바람직하지 않은 방법에는 여러 가지가 있습니다. 예를 들어, 원하지 않는 고체를 결정화하거나 표면에서 결정화되어 막힘이 발생할 수 있습니다. 바람직하지 않은 결정화의 두 번째 유형을 스케일링 또는 스케일 형성이라고합니다. 대부분의 산업 공정은 규모를 다루어야하지만 특히 용해도가 낮은 고체는 관리하기 어렵습니다 (용해도가 낮기 때문에 결정화가 발생하기 전에 많은 것이 필요하지 않기 때문에).
.가장 흔한 비늘은 황산 칼슘 이수수 (석고라고도 함), 탄산 칼슘 및 황산 바륨입니다. 이 세 가지 고체 중에서 용해도가 가장 낮은 고체는 황산 바륨입니다. 바륨 설페이트 스케일은 해외 석유 생산에서 일반적입니다. 해수에는 황산염이 있으며 석유/가스 저장소에는 종종 대수층 물로 알려진 물이 있습니다. 두 혼합물이 혼합 될 때, 대수층 물의 바륨 이온은 해수의 황산염 이온과 결합되어 황산 바륨을 형성한다. 이런 일이 발생하지 않도록하기 위해 결정화 과정에 영향을 미치는 첨가제를 사용할 수 있습니다. 첨가제는 용액 (킬레이트 제라고 함)의 이온에 작용하여이를 바인딩하고 형성되는 고체의 양을 제한 할 수있다. 그러나 가장 좋은 첨가제는 "임계 값 억제제"라고 불리는 것입니다. 이 첨가제는 매우 저용량으로 결정화를 제어하는 데 효과적입니다.
저의 연구는 불순물이 결정화 과정에 어떤 영향을 미치는지 이해하고 그들의 행동을 예측할 수있는 방법을 이해하는 것입니다. 이를 알게되면 규모 형성을 제한하기위한 적절한 전략을 개발할 수 있습니다. 이 논문에서, 우리는 옥살 레이트라고 불리는 분자가 황산 바륨 결정화와 어떻게 상호 작용하는지보고있다. 탄산 칼슘의 경우, 옥살 레이트는 옥살 레이트라고 불리는 고체의 층을 형성하며, 이는 고체 표면에 더 많은 탄산 칼슘이 형성되는 것을 막는다. 옥살 레이트는 용액에서 바륨 이온에 결합 할 수 있지만 이것이 영향을 미치는 방법입니까? 그래서 우리는 황산 바륨의 경우 어떤 일이 일어나는지 보는 것이 좋은 생각이라고 생각했습니다.
우리가 배운 것은 옥살 레이트가 황산 바륨 표면에 새롭고 다른 층을 형성하지는 않지만 표면에 분명히 붙어 있다는 것입니다. 놀랍게도, 우리는 원자력 현미경을 사용하여 솔루션에서 발생하는이 과정을 따라갈 수 있습니다. 옥살 레이트의 존재는 황산 바륨의 결정 표면이 자라는 것을 막는다.
그림 1a에서 표면이 어떻게 자라는 지 확인할 수 있습니다. 황산 바륨의 새로운 "섬"은 발아 및 자라면서도 그림 1B에는 섬이 훨씬 적습니다. 표면은 거의 완벽하게 평평합니다. 따라서 옥살 레이트는 결정화를 억제 할 수 있지만 용액 (킬레이트 화)의 이온에 영향을 미치는 것은 아닙니다. 궁극적으로, 옥살 레이트는 임계 값 억제제와 유사한 영향을 미치며 많은 임계 값 억제제와 유사한 방식으로 작용합니다. 결정 성장에 중요한 부위에 달라 붙습니다.
.이러한 발견은 최근 바륨 설페이트 결정화에 대한 옥살 레이트 이온의 영향이라는 제목의 기사에 설명되어 있으며, 최근에 Journal of Crystal Growth 에 발표된다. . 이 작업은 Curtin University의 Franca Jones, Mark I. Ogden 및 Tomoko Radomirovic에 의해 수행되었습니다.
