JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Saostaminen on prosessi, jossa fluidiin syntyy uusi, kiinteä faasi. Kiinteä faasi eli saostuma vaatii muodostuakseen ylikylläiset olosuhteet. Kemiallisessa saostamisessa ylikylläisyys saadaan aikaiseksi kemiallisen reaktion avulla. Saostamisella aikaansaatu kiinteä faasi voi olla haluttu lopputuote, jolloin saostuman puhtaus ja laatu ovat tärkeitä. Saostamista voidaan käyttää myös epäpuhtauksien poistossa, jolloin tärkeintä on, että mahdollisimman suuri osa epäpuhtauksista saadaan saostettua.

Saostamisprosessit ovat käytännössä hyvin yksinkertaisia, ja niitä on hyödynnetty teollisuudessa jo pitkään. Saostaminen voidaan suorittaa esimerkiksi sekoittamalla vain kahta reagenssia keskenään. Saostumisen mekanismit ovat kuitenkin monimutkaisia, eikä saostumisen perimmäistä teoriaa tunneta vielä nykypäivänäkään läpikotaisin. Saostamisprosesseihin liittyy myös jonkin verran ongelmia. Syntyvät tuotteet eivät ole lähes koskaan täysin puhtaita kerasaostumisen vuoksi. Näiden seikkojen vuoksi kemiallista saostamista on tutkittu ja tutkitaan edelleenkin aktiivisesti.

Kiteen muodostumiseen kuuluu kaksi vaihetta; nukleaatio ja kiteen kasvu. Nukleaatio voi tapahtua primäärisellä tai sekundäärisellä mekanismilla. Yhden uusimpien teorioiden mukaan nukleaatio voi tapahtua myös kaksivaiheisella mekanismilla, jossa kidealkio muodostuu metastabiilin nesteklusterin sisällä. Myös kiteen kasvu voi tapahtua monella eri tavalla olosuhteista riippuen. Yksi tärkein tekijä on ylikylläisyys, joka vaikuttaa sekä nukleaation että kiteen kasvun nopeuksiin. Nämä nopeudet vaikuttavat suoraan syntyvän saostuman ominaisuuksiin, kuten kidekokojakaumaan. Ylikylläisyyden lisäksi myös muun muassa sekoitus vaikuttaa syntyvien partikkeleiden ominaisuuksiin, kuten kiteiden kokoon ja muotoon.

Tämän pro gradu-tutkielman tavoitteena on tutustua kemialliseen saostamiseen liittyviin teorioihin, prosesseihin ja ongelmiin. Tutkielmassa keskitytään suurilta osin saostumisprosessien tarkempaan tarkasteluun, varsinkin syntyvän saostuman ominaisuuksien hallintaan liittyviin asioihin. Lisäksi tarkoituksena on esitellä sovelluksia, joissa hyödynnetään saostamista.