Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 139. Sayı (Şubat 2020)

Su ve Çevre Teknolojileri / Şubat 2020 51 suvecevre.com daha kolay bir çıkarma işleminin sonucudur, zira manyetik tepki verme bir şekilde komplekslerin (birbirlerine bağlı moleküllerin) ölçüsüyle orantılıdır. Ayrılma işlemini (ayrılma zamanı) ölçmek için, örnek hacimde parçacık konsantrasyonundaki değişikliği, Yön- temler bölümünde tarif edildiği gibi, zaman içinde ışık geçir- genliğindeki değişmeleri izleyerek ölçen optik bir yöntem kullandık (Schaller ve diğerleri, 2008). Tüm parçacık sis- temleri için ayrılma zamanını ölçmede optik düzen kullanıldı. Şekil 5’de incelenen parçacıklar için ayrılma süresi sonuçları derlenmiştir. Bu sonuçlara bakarak MB (manyetik tanecik) parçacıklarının ticari sistemlerle karşılaştırıldığında oldukça iyi performans gösterdiği sonucuna varırız. Gerçekten de en büyük iki parçacık M450 (parçacık ölçüsü 4,5 μ m) ve M270’in (parçacık ölçüsü 2,7 μ m) en hızlı ayırma yapması parçacık ölçüsü ve her parçacıktaki manyetik içeriğin önemini gös- termektedir. MB006 ve MB0007 1,1-1,3 μ m'ye kadar büyük parçacıklar oluşturan küçük manyetik çekirdekli polimer yapılardır. Bu parçacıklarda manyetik içerik MB001 ve MB002 ile karşılaştırıldığında küçüktür, bu da benzer ölçülere rağmen daha uzun ayırma zamanını açıklayabilmektedir. Ayırma zamanının (t sep ) kütle doyum mıknatıslanması M0, manyetik parçacıkların çapı D0, ve parçacık yoğunluğu r , parçacık manyetik özellikleriyle nasıl değişiklik gösterdi- ğine ilişkin yaklaşık bir model t sep ’in doğrusal olarak 1/ (M0 r D 2 p) ile ölçeklendirilmesidir (Fonnum ve diğerleri, 2005) . Aşağıda Şekil 6’da bunu incelenen parçacık sistemleri için pilotladık. Şekil 6’da görüleceği gibi incelenen tüm parçacık- lar MB006 ve MB007 dışında aynı yere denk gelmektedir. Bunun sebebi: 1-Bu parçacıkların birbirlerinden tutarlı ola- rak ayrılmamaları (ayrılma sürecinde parçacık kümeleşmesi hareketleri nedeniyle), 2-bu parçacıklardaki çekirdek ölçü- lerinin termal bloklama ölçüsüne yakın olmaları (Krishnan, 2010), 3-manyetik çekirdeklerin parçacık yüzeyinde dağılmış olmaları olabilir. Deneysel çalışma ayrılma sürecini simüle etmek mak- sadıyla FEM modellemesiyle (sonlu eleman modellemesi) (COMSOL yazılımında) tamamlanmıştır (bakınız Şekil 7). Sonuçlar modelin belli sınırlamaları olduğunu ve sürekli olarak ayırma zamanını optik yöntemle ölçülenlere göre fazla tahmin ettiğini göstermiştir. Bunun esas sebebinin ayrılma sürecini etkileyen FEM analizinde göz önüne alın- mayan etmenler (ör: parçacık beraberliği etkileri /parçacık zinciri oluşturma) dâhil olmak üzere modellemeye çalıştı- ğımız fiziksel problemin karmaşıklığı olduğu belirlenmiştir. Buna rağmen, modeller iyi bir niteliksel anlayış sağladılar ve ayırma sisteminin en uygun duruma getirilmesi için yardımcı olmuşlardır (bakınız Şekil 6). Örneğin parçacıklar üzerine etki edecek manyetik kuvvetleri en iyi duruma getirmek için manyetik ayırma sisteminin nasıl tasarlanması gibi. Simülas- yon oldukça erken aşamada OGMS (Açık gradyenli manyetik separatör) yöntemi yerine HGMS (Yüksek gradyenli manyetik separatör) yöntemine geçilmesini işaret etti. Şekil 6. İncelene parçacıklar için parametre 1/ (M0 ρ D2p) karşısında saniye olarak ayrılma zamanı şekilde gösterilmiştir. M0 Şekil 3a’da verilen manyetizasyon ölçüm sonuçlarından elde edilmiştir. Şekil 5. Projede incelenen tüm parçacık sistemleri için ölçülen ayırma süreleri, MyOne (1 μ m çap), M270 (2.7 μ m) ve M450 (4.5 μ m) tümü Thermo Fisher firmasından ticari sistemler ve MB01- MB07 (1–2 μ m) ise projede üretilmişlerdir. Ayırma süresi optik yöntemle başlangıç değeriyle karşılaştırıldığında ışık yoğunluğu değerinin yarısı olduğu zaman olarak belirlendi.