بررسی اثر عامل های تبلور سرمایشی بر ریخت‌شناسی بلورهای آمونیوم پرکلرات با روش طراحی آزمایش تاگوچی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی شیمی و مهندسی شیمی ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، صندوق پستی 3454-16765 تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، اثر عامل­ هایی همچون نرخ سرمایش، نسبت دانه­ ریزی، الگوی دمایی سرمایش و شدت اختلاط بر ریخت‌شناسی بلورهای آمونیوم پرکلرات به دست آمده از تبلور سرمایشی بررسی شده است. محلول آمونیوم پرکلرات با حل کردن آمونیوم پرکلرات صنعتی در آب مقطر تهیه شد و تبلور دوباره در مخزن تبلور همزن­ داری به حجم 3/1 لیتر  صورت پذیرفت. تحلیل اثر عامل ­های اختلاط و بهینه ­سازی آن ­ها برای رسیدن به گوی­ سانی بیش ­تر با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی صورت گرفت. بلورهای به دست آمده با روش ­های مشخصه­یابی پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند و از تصویرهای میکروسکوپی به دست آمده برای تحلیل ریخت‌شناسی بلورها استفاده شد. نتیجه­ های به دست آمده نشان می­ دهد که نرخ سرمایش تأثیری 48 درصدی بر گوی ­سانی بلورها دارد و با تنظیم بهینه عامل­ های انتخاب‌شده می ­توان گوی ­سانی را به میزان 4/9 درصد و پراکندگی آن را به میزان 79 درصد بهبود بخشید. بلورینگی بلورهای به دست آمده نیز نسبت به نمونه اولیه به­صورت چشمگیری افزایش پیدا کرد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] حسینی، سید قربان؛ ایومن، اسماعیل، بررسی فعالیت کاتالیست نانوذره های CuO در تجزیه گرمایی آمونیوم پرکلرات، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران, 34: 13 تا 23 (1394).
[2] Kumari A., Mehilal, Jain S., Jain M.K., Bhattacharya B., Nano-Ammonium Perchlorate: Preparation, Characterization, and Evaluation in Composite Propellant Formulation, J. Energetic Mater., 31: 192-202 (2013).
[3] زنجیریان، ابراهیم، تهیه نانو پودر آمونیوم پرکلرات به روش میکروامولسیون ـ خشک کن انجمادی، مجله علمی ـ پژوهشی مواد پرانرژی، 2: 27 تا 37 (2012).
[4] Tung H., Paul E.L., Midler M., McCauley J.A., “Crystallization of Organic Compounds: An Industrial Perspective”, John Wiley & Sons, (2009).
[5] Armstrong R.W., “Dual Advantages of Ultrafine Crystal-Sized Energetic/Reactive Material Formulations”, Center For Energetic Concepts Development, University of Maryland College Park, Md, 20742, (2006).
[6] Amini, SM, Keshavarz, MH, Ghorbani, F, Mousavifar, A, Aghayari, M, Effect of Double Sizes (coarse/fine) Ammonium Perchlorate on the Viscosity of Composite Solid Propellant, J. Energetic Mater., 23: 61-66 (2014).
[7] Liu X., Yuan F., Wei Y., Grain Size Effect on the Hardness of Nanocrystal Measured by the Nanosize Indenter, Appl. Surf. Sci., 279: 159-166 (2013).
[8] Ayerst R.P., Phillips M.I., Solubility and Refractive Index of Ammonium Perchlorate in Water, J. Chem. Eng. Data, 11: 494-496 (1966).
[9] Lakshmi V.M., Chakravarthy S.R., Rajendran A.G., Thomas C.R., Effect of Crystallization Parameters and Presence of Surfactant on Ammonium Perchlorate Crystal Characteristics, Part. Sci. Technol., 1-9 (2015).
[10] Beckmann W., “Crystallization: Basic Concepts and Industrial Applications”, John Wiley & Sons, Inc., (2013).
[11] Fiordalis A., Georgakis C., Optimizing Batch Crystallization Cooling Profiles: The Design of Dynamic Experiments Approach, IFAC Proceedings Volumes, 43: 31-36 (2010).
[12] Choong K.L., Smith R., Optimization of Batch Cooling Crystallization, Chem. Eng. Sci., 59: 313-327 (2004)
[13] Mullin J.W., “Crystallization”, Butterworth-Heinemann, (2001).
[14] Myerson A.S., Ginde R., “Crystals, Crystal Growth, and Nucleation”, RSC Publication, (2007).
[15] Kane, SG, Evans, TW, Brian, PLT, Sarofim, AF, Determination of the Kinetics of Secondary Nucleation in Batch Crystallizers, AlChE J., 20: 855-862 (1974).
[16] Nienow A.W., The Effect of Agitation and Scale-up on Crystal Growth Rates and on Secondary Nucleation, Trans. Inst. Chem. Eng., 54: 205-207 (1976).
[17] Putnis A., Pina C.M., Astilleros J.M., Fernández-Díaz L., Prieto M., Nucleation of Solid Solutions Crystallizing from Aqueous Solutions, Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 361: 615-632 (2003).
[18] Ranjit K., “A Primer on the Taguchi Method”, Society of Manufacturing Engineers, (2010).
[19] Nalbant M., Gökkaya H., Sur G., Application of Taguchi Method in the Optimization of Cutting Parameters for Surface Roughness in Turning, Mater. Des., 28: 1379-1385 (2007).
[20] Ghani J.A., Choudhury I.A., Hassan H.H., Application of Taguchi Method in the Optimization of End Milling Parameters, J. Mater. Process. Technol., 145: 84-92 (2004).