nature.com ପରିଦର୍ଶନ କରିବା ପାଇଁ ଆପଣଙ୍କୁ ଧନ୍ୟବାଦ। ଆପଣ ବ୍ୟବହାର କରୁଥିବା ବ୍ରାଉଜର ସଂସ୍କରଣରେ ସୀମିତ CSS ସମର୍ଥନ ଅଛି। ସର୍ବୋତ୍ତମ ଅଭିଜ୍ଞତା ପାଇଁ, ଆମେ ଆପଣଙ୍କୁ ସର୍ବଶେଷ ବ୍ରାଉଜର ସଂସ୍କରଣ ବ୍ୟବହାର କରିବାକୁ ସୁପାରିଶ କରୁଛୁ (କିମ୍ବା ଇଣ୍ଟରନେଟ୍ ଏକ୍ସପ୍ଲୋରରରେ ସୁସଙ୍ଗତତା ମୋଡ୍ ବନ୍ଦ କରନ୍ତୁ)। ଏହା ସହିତ, ନିରନ୍ତର ସମର୍ଥନ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ, ଏହି ସାଇଟରେ ଷ୍ଟାଇଲ୍ କିମ୍ବା ଜାଭାସ୍କ୍ରିପ୍ଟ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ହେବ ନାହିଁ।
ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ନିରନ୍ତର ଶୀତଳୀକରଣ ସ୍ଫଟିକାକରଣ ଅଧୀନରେ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟର ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଉପରେ NH4+ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଏବଂ ବିହନ ଅନୁପାତର ପ୍ରଭାବ ତଦନ୍ତ କରେ, ଏବଂ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟର ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର, ତାପଜ ଗୁଣ ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଗୋଷ୍ଠୀ ଉପରେ NH4+ ଅଶୁଦ୍ଧତାର ପ୍ରଭାବ ପରୀକ୍ଷା କରେ। କମ୍ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ, Ni2+ ଏବଂ NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ SO42− ସହିତ ବନ୍ଧନ ପାଇଁ ପ୍ରତିଯୋଗିତା କରନ୍ତି, ଯାହା ଫଳରେ ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ ଏବଂ ବୃଦ୍ଧି ହାର ହ୍ରାସ ପାଏ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ଉଚ୍ଚ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ, NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ ଏକ ଜଟିଳ ଲୁଣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ଗଠନ କରେ। ଜଟିଳ ଲୁଣ ଗଠନ ଫଳରେ ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ ଏବଂ ବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି ପାଏ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ହ୍ରାସ ପାଏ। ଉଚ୍ଚ ଏବଂ ନିମ୍ନ NH4+ ଆୟନ ସାନ୍ଦ୍ରତାର ଉପସ୍ଥିତି ଜାଲି ବିକୃତି ସୃଷ୍ଟି କରେ, ଏବଂ ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକ 80 °C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ତାପମାତ୍ରାରେ ତାପଜ ଭାବରେ ସ୍ଥିର ରହିଥାଏ। ଏହା ସହିତ, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର ଉପରେ NH4+ ଅଶୁଦ୍ଧତାର ପ୍ରଭାବ ବୀଜ ଅନୁପାତ ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ। ଯେତେବେଳେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା କମ୍ ଥାଏ, ଅଶୁଦ୍ଧତା ସ୍ଫଟିକ ସହିତ ସଂଲଗ୍ନ କରିବା ସହଜ ହୋଇଥାଏ; ଯେତେବେଳେ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଅଧିକ ଥାଏ, ଅଶୁଦ୍ଧତା ସ୍ଫଟିକରେ ସାମିଲ କରିବା ସହଜ ହୋଇଥାଏ। ବିହନ ଅନୁପାତ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ବୃଦ୍ଧି କରିପାରିବ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବିଶୁଦ୍ଧତାକୁ ସାମାନ୍ୟ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ।
ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ (NiSO4 6H2O) ବର୍ତ୍ତମାନ ବ୍ୟାଟେରୀ ଉତ୍ପାଦନ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋପ୍ଲେଟିଂ, ଉତ୍ପ୍ରେରକ ଏବଂ ଖାଦ୍ୟ, ତେଲ ଏବଂ ସୁଗନ୍ଧି ଉତ୍ପାଦନ ସମେତ ବିଭିନ୍ନ ଶିଳ୍ପରେ ବ୍ୟବହୃତ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସାମଗ୍ରୀ। 1,2,3 ନିକେଲ-ଆଧାରିତ ଲିଥିୟମ-ଆୟନ (LiB) ବ୍ୟାଟେରୀ ଉପରେ ଅତ୍ୟଧିକ ନିର୍ଭର କରୁଥିବା ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଯାନର ଦ୍ରୁତ ବିକାଶ ସହିତ ଏହାର ଗୁରୁତ୍ୱ ବୃଦ୍ଧି ପାଉଛି। NCM 811 ଭଳି ଉଚ୍ଚ-ନିକେଲ ମିଶ୍ରଧାତୁର ବ୍ୟବହାର 2030 ସୁଦ୍ଧା ପ୍ରାଧାନ୍ୟ ବିସ୍ତାର କରିବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି, ଯାହା ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟର ଚାହିଦାକୁ ଆହୁରି ବୃଦ୍ଧି କରିବ। ତଥାପି, ସମ୍ବଳ ସୀମାବଦ୍ଧତା ଯୋଗୁଁ, ଉତ୍ପାଦନ ବର୍ଦ୍ଧିତ ଚାହିଦା ସହିତ ତାଳ ଦେଇ ନପାରେ, ଯୋଗାଣ ଏବଂ ଚାହିଦା ମଧ୍ୟରେ ଏକ ବ୍ୟବଧାନ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ। ଏହି ଅଭାବ ସମ୍ବଳ ଉପଲବ୍ଧତା ଏବଂ ମୂଲ୍ୟ ସ୍ଥିରତା ବିଷୟରେ ଚିନ୍ତା ସୃଷ୍ଟି କରିଛି, ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା, ସ୍ଥିର ବ୍ୟାଟେରୀ-ଗ୍ରେଡ୍ ନିକେଲ ସଲଫେଟର ଦକ୍ଷ ଉତ୍ପାଦନର ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ କରି। 1,4
ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ ସାଧାରଣତଃ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଦ୍ୱାରା ହାସଲ କରାଯାଏ। ବିଭିନ୍ନ ପଦ୍ଧତି ମଧ୍ୟରେ, ଶୀତଳୀକରଣ ପଦ୍ଧତି ଏକ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ପଦ୍ଧତି, ଯାହାର କମ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ସାମଗ୍ରୀ ଉତ୍ପାଦନ କରିବାର କ୍ଷମତା ରହିଛି। 5,6 ବିଚ୍ଛିନ୍ନ ଶୀତଳୀକରଣ ବ୍ୟବହାର କରି ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ର ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଉପରେ ଗବେଷଣା ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ପ୍ରଗତି କରିଛି। ବର୍ତ୍ତମାନ, ଅଧିକାଂଶ ଗବେଷଣା ତାପମାତ୍ରା, ଶୀତଳୀକରଣ ହାର, ବିହନ ଆକାର ଏବଂ pH ଭଳି ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରି ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ଉପରେ ଧ୍ୟାନ ଦିଏ। 7,8,9 ଲକ୍ଷ୍ୟ ହେଉଛି ପ୍ରାପ୍ତ ସ୍ଫଟିକର ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ଏବଂ ବିଶୁଦ୍ଧତା ବୃଦ୍ଧି କରିବା। ତଥାପି, ଏହି ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକର ବ୍ୟାପକ ଅଧ୍ୟୟନ ସତ୍ତ୍ୱେ, ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଫଳାଫଳ ଉପରେ ଅଶୁଦ୍ଧତା, ବିଶେଷକରି ଆମୋନିୟମ୍ (NH4+) ର ପ୍ରଭାବ ପ୍ରତି ଧ୍ୟାନ ଦେବାରେ ଏକ ବଡ଼ ବ୍ୟବହୃତ ବ୍ୟବହୃତ ହେଉଛି।
ନିଷ୍କାସନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଆମୋନିୟମ୍ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଉପସ୍ଥିତ ଥିବାରୁ ନିକେଲ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ନିକେଲ ଦ୍ରବଣରେ ଆମୋନିୟମ୍ ଅଶୁଦ୍ଧତା ରହିବାର ସମ୍ଭାବନା ଅଧିକ। ଆମୋନିଆକୁ ସାଧାରଣତଃ ଏକ ସାପୋନିଫାଇଂ ଏଜେଣ୍ଟ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ, ଯାହା ନିକେଲ ଦ୍ରବଣରେ NH4+ ପରିମାଣର ଟ୍ରେସ୍ ଛାଡିଥାଏ। 10,11,12 ଆମୋନିୟମ୍ ଅଶୁଦ୍ଧତାର ସର୍ବବ୍ୟାପୀତା ସତ୍ତ୍ୱେ, ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ, ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର, ତାପଜ ଗୁଣ, ପବିତ୍ରତା ଇତ୍ୟାଦି ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣ ଉପରେ ସେମାନଙ୍କର ପ୍ରଭାବ ଭଲ ଭାବରେ ବୁଝାପଡ଼ୁ ନାହିଁ। ସେମାନଙ୍କର ପ୍ରଭାବ ଉପରେ ସୀମିତ ଗବେଷଣା ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କାରଣ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିକୁ ବାଧା ଦେଇପାରେ କିମ୍ବା ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିପାରେ ଏବଂ କିଛି କ୍ଷେତ୍ରରେ, ପ୍ରତିରୋଧକ ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରି ମେଟାଷ୍ଟେବଲ୍ ଏବଂ ସ୍ଥିର ସ୍ଫଟିକ ରୂପ ମଧ୍ୟରେ ପରିବର୍ତ୍ତନକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରିପାରେ। 13,14 ତେଣୁ ଏହି ପ୍ରଭାବଗୁଡ଼ିକୁ ବୁଝିବା ଏକ ଶିଳ୍ପ ଦୃଷ୍ଟିକୋଣରୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କାରଣ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଉତ୍ପାଦ ଗୁଣବତ୍ତା ସହିତ ବିପଦ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ।
ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପ୍ରଶ୍ନ ଉପରେ ଆଧାର କରି, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନର ଲକ୍ଷ୍ୟ ଥିଲା ନିକେଲ ସ୍ଫଟିକର ଗୁଣ ଉପରେ ଆମୋନିୟମ୍ ଅଶୁଦ୍ଧିର ପ୍ରଭାବ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରିବା। ଅଶୁଦ୍ଧିର ପ୍ରଭାବକୁ ବୁଝି, ସେମାନଙ୍କର ନକାରାତ୍ମକ ପ୍ରଭାବକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ ନୂତନ ପଦ୍ଧତି ବିକଶିତ କରାଯାଇପାରିବ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ଏବଂ ବିହନ ଅନୁପାତରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ମଧ୍ୟ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା। ଯେହେତୁ ବିହନ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ବିହନ ପାରାମିଟର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ଏହି ଦୁଇଟି କାରଣ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ବୁଝିବା ଅତ୍ୟାବଶ୍ୟକ। 15 ଏହି ଦୁଇଟି ପାରାମିଟରର ପ୍ରଭାବ ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର, ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ, ଆକୃତି ଏବଂ ଶୁଦ୍ଧତା ଅଧ୍ୟୟନ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଥିଲା। ଏହା ସହିତ, କେବଳ NH4+ ଅଶୁଦ୍ଧିର ପ୍ରଭାବରେ ଗତିଜ ଆଚରଣ, ତାପଜ ଗୁଣ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକର କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଗୋଷ୍ଠୀଗୁଡ଼ିକର ଅଧିକ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା।
ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ବ୍ୟବହୃତ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ ଥିଲା GEM ଦ୍ୱାରା ଯୋଗାଇ ଦିଆଯାଇଥିବା ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%); ତିଆନଜିନ୍ ହୁଆଶେଙ୍ଗ୍ କମ୍ପାନୀ ଲିମିଟେଡ୍ ଠାରୁ କିଣାଯାଇଥିବା ଆମୋନିୟମ୍ ସଲଫେଟ୍ ((NH)SO, ≥ 99%); ଡିଷ୍ଟିଲେଡ୍ ପାଣି। ବ୍ୟବହୃତ ବିହନ ସ୍ଫଟିକ ଥିଲା NiSO 6H2O, ଯାହାକୁ ଚୂର୍ଣ୍ଣ କରି ଛାଣି 0.154 ମିମି ଏକ ସମାନ କଣିକା ଆକାର ପାଇବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା। NiSO 6H2O ର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ସାରଣୀ 1 ଏବଂ ଚିତ୍ର 1 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି।
ନିକେଲ୍ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍‌ର ସ୍ଫଟିକରଣ ଉପରେ NH4+ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଏବଂ ବିହନ ଅନୁପାତର ପ୍ରଭାବ ଅନ୍ତରାୟ ଶୀତଳୀକରଣ ବ୍ୟବହାର କରି ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା। ସମସ୍ତ ପରୀକ୍ଷଣ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ 25 °C ତାପମାତ୍ରାରେ କରାଯାଇଥିଲା। ପରିଷ୍କାରକରଣ ସମୟରେ ତାପମାତ୍ରା ନିୟନ୍ତ୍ରଣର ସୀମାକୁ ବିଚାରକୁ ନେଇ 25 °C କୁ ସ୍ଫଟିକରଣ ତାପମାତ୍ରା ଭାବରେ ବାଛି ଦିଆଯାଇଥିଲା। ଏକ ନିମ୍ନ-ତାପମାନ ବୁଚନର୍ ଫନେଲ୍ ବ୍ୟବହାର କରି ଗରମ ଦ୍ରବଣର ପରିଷ୍କାରକରଣ ସମୟରେ ହଠାତ୍ ତାପମାତ୍ରା ପରିବର୍ତ୍ତନ ଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରେରିତ ହୋଇପାରେ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟା ଗତିବିଧି, ଅଶୁଦ୍ଧତା ଗ୍ରହଣ ଏବଂ ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣକୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପ୍ରଭାବିତ କରିପାରେ।
ନିକେଲ ଦ୍ରବଣ ପ୍ରଥମେ 200 ମିଲି ଡିଷ୍ଟିଲଡ୍ ପାଣିରେ 224 ଗ୍ରାମ NiSO4 6H2O ଦ୍ରବଣ କରି ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଇଥିଲା। ମନୋନୀତ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଏକ ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ (S) = 1.109 ସହିତ ସମାନ। 25 °C ତାପମାତ୍ରାରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ଦ୍ରବଣୀୟତା ସହିତ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ର ଦ୍ରବଣୀୟତା ତୁଳନା କରି ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା। ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ତାପମାତ୍ରାକୁ ତାପମାତ୍ରା ହ୍ରାସ ପାଇଲେ ସ୍ୱତଃସ୍ଫୂର୍ତ୍ତ ସ୍ଫଟିକରଣକୁ ରୋକିବା ପାଇଁ ନିମ୍ନ ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ ବାଛି ଦିଆଯାଇଥିଲା।
ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଉପରେ NH4+ ଆୟନ ସାନ୍ଦ୍ରତାର ପ୍ରଭାବ ନିକେଲ୍ ଦ୍ରବଣରେ (NH4)2SO4 ଯୋଡି ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ବ୍ୟବହୃତ NH4+ ଆୟନ ସାନ୍ଦ୍ରତା 0, 1.25, 2.5, 3.75, ଏବଂ 5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟର ଥିଲା। ସମାନ ମିଶ୍ରଣ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ 300 rpm ରେ ଘୁରାଯାଇ ଦ୍ରବଣକୁ 60 °C ରେ 30 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ ଗରମ କରାଯାଇଥିଲା। ତା'ପରେ ଦ୍ରବଣକୁ ଇଚ୍ଛିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ତାପମାତ୍ରାକୁ ଥଣ୍ଡା କରାଯାଇଥିଲା। ଯେତେବେଳେ ତାପମାତ୍ରା 25 °C ରେ ପହଞ୍ଚିଲା, ଦ୍ରବଣରେ ବିଭିନ୍ନ ପରିମାଣର ବୀଜ ସ୍ଫଟିକ (0.5%, 1%, 1.5%, ଏବଂ 2% ବିହନ ଅନୁପାତ) ଯୋଡା ଯାଇଥିଲା। ଦ୍ରବଣରେ ଥିବା NiSO4 6H2O ଓଜନ ସହିତ ବିହନର ଓଜନ ତୁଳନା କରି ବିହନ ଅନୁପାତ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା।
ଦ୍ରବଣରେ ବିହନ ସ୍ଫଟିକ ଯୋଡିବା ପରେ, ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସ୍ୱାଭାବିକ ଭାବରେ ଘଟିଥିଲା। ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା 30 ମିନିଟ୍ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଚାଲିଥିଲା। ଦ୍ରବଣରୁ ସଂଗୃହିତ ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକୁ ଆହୁରି ପୃଥକ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ଫିଲ୍ଟର ପ୍ରେସ୍ ବ୍ୟବହାର କରି ଦ୍ରବଣକୁ ଫିଲ୍ଟର କରାଯାଇଥିଲା। ଫିଲ୍ଟରୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, ପୁନଃସ୍ଫଟିକୀକରଣର ସମ୍ଭାବନାକୁ କମ କରିବା ଏବଂ ସ୍ଫଟିକର ପୃଷ୍ଠରେ ଦ୍ରବଣରେ ଅଶୁଦ୍ଧିର ଆସନକୁ କମ କରିବା ପାଇଁ ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକୁ ନିୟମିତ ଭାବରେ ଇଥାନଲ୍ ସହିତ ଧୋଇ ଦିଆଯାଇଥିଲା। ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକୁ ଧୋଇବା ପାଇଁ ଇଥାନଲ୍ ବାଛିଥିଲେ କାରଣ ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକ ଇଥାନଲ୍‌ରେ ଅଦ୍ରବଣୀୟ। ଫିଲ୍ଟର କରାଯାଇଥିବା ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକୁ 50 °C ତାପମାତ୍ରାରେ ଏକ ପରୀକ୍ଷାଗାର ଇନକ୍ୟୁବେଟରରେ ରଖାଯାଇଥିଲା। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ବ୍ୟବହୃତ ବିସ୍ତୃତ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ସାରଣୀ 2 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି।
ଏକ XRD ଉପକରଣ (SmartLab SE—HyPix-400) ବ୍ୟବହାର କରି ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ NH4+ ଯୌଗିକର ଉପସ୍ଥିତି ଚିହ୍ନଟ କରାଯାଇଥିଲା। ସ୍ଫଟିକ ଆକୃତି ବିଶ୍ଳେଷଣ କରିବା ପାଇଁ SEM ଚରିତ୍ରକରଣ (Apreo 2 HiVac) କରାଯାଇଥିଲା। ଏକ TGA ଉପକରଣ (TG-209-F1 Libra) ବ୍ୟବହାର କରି ସ୍ଫଟିକର ତାପଜ ଗୁଣ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା। FTIR (JASCO-FT/IR-4X) ଦ୍ୱାରା କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଗୋଷ୍ଠୀଗୁଡ଼ିକର ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। ଏକ ICP-MS ଉପକରଣ (Prodigy DC Arc) ବ୍ୟବହାର କରି ନମୁନାର ଶୁଦ୍ଧତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା। 100 mL ଡିଷ୍ଟିଲେଡ୍ ପାଣିରେ 0.5 ଗ୍ରାମ ସ୍ଫଟିକ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରି ନମୁନା ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଇଥିଲା। ସୂତ୍ର (1) ଅନୁସାରେ ଆଉଟପୁଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ବସ୍ତୁତ୍ୱକୁ ଇନପୁଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ବସ୍ତୁତ୍ୱ ଦ୍ୱାରା ବିଭାଜିତ କରି ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଉପଜ (x) ଗଣନା କରାଯାଇଥିଲା।
ଯେଉଁଠାରେ x ହେଉଛି ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ, ଯାହା 0 ରୁ 1 ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଭିନ୍ନ ହୁଏ, mout ହେଉଛି ଆଉଟପୁଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ (g), min ହେଉଛି ଇନପୁଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ (g), msol ହେଉଛି ଦ୍ରବଣରେ ଥିବା ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ, ଏବଂ mseed ହେଉଛି ବୀଜ ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ।
ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଗତିବିଧି ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ଏବଂ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ମୂଲ୍ୟ ଆକଳନ କରିବା ପାଇଁ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଉପଜକୁ ଆହୁରି ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ 2% ର ବିହନ ଅନୁପାତ ଏବଂ ପୂର୍ବ ପରି ସମାନ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସହିତ କରାଯାଇଥିଲା। ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ସମୟରେ (10, 20, 30, ଏବଂ 40 ମିନିଟ୍) ଏବଂ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ତାପମାତ୍ରା (25, 30, 35, ଏବଂ 40 °C) ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରି ଆଇସୋଥର୍ମାଲ୍ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଗତିବିଧି ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା। ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ତାପମାତ୍ରାରେ ଚୟନିତ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଯଥାକ୍ରମେ 1.109, 1.052, 1, ଏବଂ 0.953 ର ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ (S) ମୂଲ୍ୟ ସହିତ ସମାନ ଥିଲା। ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ତାପମାତ୍ରାରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ଦ୍ରବୀର୍ଯ୍ୟତା ସହିତ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ର ଦ୍ରବୀର୍ଯ୍ୟତା ତୁଳନା କରି ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ ମୂଲ୍ୟ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ, ଅଶୁଦ୍ଧତା ବିନା ବିଭିନ୍ନ ତାପମାତ୍ରାରେ 200 ମିଲି ପାଣିରେ NiSO4 6H2O ର ଦ୍ରବୀର୍ଯ୍ୟତା ଚିତ୍ର 2 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି।
ଜନସନ-ମେଲ-ଆଭ୍ରାମି (JMA ତତ୍ତ୍ୱ) ଆଇସୋଥର୍ମାଲ୍ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଆଚରଣ ବିଶ୍ଳେଷଣ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। JMA ତତ୍ତ୍ୱକୁ ବାଛିନିଆଯାଏ କାରଣ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ରବଣରେ ବିହନ ସ୍ଫଟିକ ଯୋଡା ନଯିବା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଘଟେ ନାହିଁ। JMA ତତ୍ତ୍ୱକୁ ନିମ୍ନଲିଖିତ ଭାବରେ ବର୍ଣ୍ଣନା କରାଯାଇଛି:
ଯେଉଁଠାରେ x(t) t ସମୟରେ ପରିବର୍ତ୍ତନକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, k ପରିବର୍ତ୍ତନ ହାର ସ୍ଥିରାଙ୍କକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, t ପରିବର୍ତ୍ତନ ସମୟକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, ଏବଂ n ଅଭ୍ରାମି ସୂଚକାଙ୍କକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ। ସୂତ୍ର 3 ସୂତ୍ର (2) ରୁ ଉତ୍ପନ୍ନ ହୋଇଛି। ସ୍ଫଟିକରଣର ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ଆରେନିୟସ୍ ସମୀକରଣ ବ୍ୟବହାର କରି ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଏ:
ଯେଉଁଠାରେ kg ହେଉଛି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହାର ସ୍ଥିରାଙ୍କ, k0 ହେଉଛି ଏକ ସ୍ଥିରାଙ୍କ, ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ ହେଉଛି ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ସକ୍ରିୟଣ ଶକ୍ତି, R ହେଉଛି ମୋଲାର ଗ୍ୟାସ ସ୍ଥିରାଙ୍କ (R=8.314 J/mol K), ଏବଂ T ହେଉଛି ସମତାପୀୟ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ତାପମାତ୍ରା (K)।
ଚିତ୍ର 3a ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ବିହନ ଅନୁପାତ ଏବଂ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା ନିକେଲ ସ୍ଫଟିକର ଉତ୍ପାଦନ ଉପରେ ପ୍ରଭାବ ପକାଇଥାଏ। ଯେତେବେଳେ ଦ୍ରବଣରେ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟରକୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲା, ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ 7.77% ରୁ 6.48% (ବୀଜ ଅନୁପାତ 0.5%) ଏବଂ 10.89% ରୁ 10.32% (ବୀଜ ଅନୁପାତ 2%) କୁ ହ୍ରାସ ପାଇଲା। ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ ଆହୁରି ବୃଦ୍ଧି ଯୋଗୁଁ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନରେ ଅନୁରୂପ ବୃଦ୍ଧି ଘଟିଲା। ବିହନ ଅନୁପାତ 2% ଏବଂ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା 5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟର ହେବା ସମୟରେ ସର୍ବାଧିକ ଉତ୍ପାଦନ 17.98% ରେ ପହଞ୍ଚିଲା। ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା ବୃଦ୍ଧି ସହିତ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ଢାଞ୍ଚାରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ରପାତିର ପରିବର୍ତ୍ତନ ସହିତ ଜଡିତ ହୋଇପାରେ। ଯେତେବେଳେ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା କମ୍ ଥାଏ, Ni2+ ଏବଂ NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ SO42− ସହିତ ବାନ୍ଧନ ପାଇଁ ପ୍ରତିଯୋଗିତା କରନ୍ତି, ଯାହା ଦ୍ରବଣରେ ନିକେଲର ଦ୍ରବଣୀୟତା ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ହ୍ରାସ ପାଏ। ୧୪ ଯେତେବେଳେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ଅଧିକ ଥାଏ, ସେତେବେଳେ ମଧ୍ୟ ପ୍ରତିଯୋଗିତା ପ୍ରକ୍ରିୟା ଘଟେ, କିନ୍ତୁ କିଛି NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ନିକେଲ ଏବଂ ସଲଫେଟ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ସମନ୍ୱୟ ସ୍ଥାପନ କରି ନିକେଲ ଆମୋନିୟମ୍ ସଲଫେଟର ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ଲୁଣ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି। ୧୬ ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ଲୁଣ ଗଠନ ଦ୍ରବଣୀୟ ପଦାର୍ଥର ଦ୍ରବଣୀୟତା ହ୍ରାସ କରେ, ଯାହାଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ବୃଦ୍ଧି ହୁଏ। ବିହନ ଅନୁପାତ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନରେ ନିରନ୍ତର ଉନ୍ନତି ଆସିପାରେ। ଦ୍ରବଣୀୟ ଆୟନଗୁଡ଼ିକୁ ସଂଗଠିତ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପୃଷ୍ଠ କ୍ଷେତ୍ର ପ୍ରଦାନ କରି ବିହନ ନ୍ୟୁକ୍ଲିଏସନ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଏବଂ ସ୍ୱତଃସ୍ଫୂର୍ତ୍ତ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଆରମ୍ଭ କରିପାରିବ। ବିହନ ଅନୁପାତ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ, ଆୟନଗୁଡ଼ିକୁ ସଂଗଠିତ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପୃଷ୍ଠ କ୍ଷେତ୍ର ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ତେଣୁ ଅଧିକ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ କରାଯାଇପାରିବ। ତେଣୁ, ବିହନ ଅନୁପାତ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ଉପରେ ସିଧାସଳଖ ପ୍ରଭାବ ପଡ଼େ। ୧୭
NiSO4 6H2O ର ପାରାମିଟର: (କ) ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ ଏବଂ (ଖ) ଟୀକାକରଣ ପୂର୍ବରୁ ଏବଂ ପରେ ନିକେଲ ଦ୍ରବଣର pH।
ଚିତ୍ର 3b ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ବିହନ ଅନୁପାତ ଏବଂ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା ବିହନ ଯୋଗ କରିବା ପୂର୍ବରୁ ଏବଂ ପରେ ନିକେଲ୍ ଦ୍ରବଣର pHକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଦ୍ରବଣର pH ନିରୀକ୍ଷଣ କରିବାର ଉଦ୍ଦେଶ୍ୟ ହେଉଛି ଦ୍ରବଣରେ ରାସାୟନିକ ସନ୍ତୁଳନରେ ପରିବର୍ତ୍ତନଗୁଡ଼ିକୁ ବୁଝିବା। ବୀଜ ସ୍ଫଟିକ ଯୋଗ କରିବା ପୂର୍ବରୁ, H+ ପ୍ରୋଟନ୍ ମୁକ୍ତ କରୁଥିବା NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକର ଉପସ୍ଥିତି ଯୋଗୁଁ ଦ୍ରବଣର pH ହ୍ରାସ ପାଏ। ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଫଳରେ ଅଧିକ H+ ପ୍ରୋଟନ୍ ମୁକ୍ତ ହୁଏ, ଯାହା ଫଳରେ ଦ୍ରବଣର pH ହ୍ରାସ ପାଏ। ବୀଜ ସ୍ଫଟିକ ଯୋଗ କରିବା ପରେ, ସମସ୍ତ ଦ୍ରବଣର pH ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। pH ଧାରା ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ଧାରା ସହିତ ସକାରାତ୍ମକ ଭାବରେ ସହସମ୍ପର୍କିତ। ସର୍ବନିମ୍ନ pH ମୂଲ୍ୟ 2.5 g/L ର ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଏବଂ 0.5% ର ବୀଜ ଅନୁପାତରେ ପ୍ରାପ୍ତ ହୋଇଥିଲା। ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା 5 g/L କୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ, ଦ୍ରବଣର pH ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ଏହି ଘଟଣାଟି ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ବୁଝାମଣାଯୋଗ୍ୟ, କାରଣ ଦ୍ରବଣରେ NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକର ଉପଲବ୍ଧତା ଶୋଷଣ ଯୋଗୁଁ କିମ୍ବା ସ୍ଫଟିକ ଦ୍ୱାରା NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକର ଶୋଷଣ ଏବଂ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ହେବା ଯୋଗୁଁ ହ୍ରାସ ପାଏ।
ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ଗତିଜ ଆଚରଣ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ଗଣନା କରିବା ପାଇଁ ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ ପରୀକ୍ଷଣ ଏବଂ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଆହୁରି କରାଯାଇଥିଲା। ପଦ୍ଧତି ବିଭାଗରେ ଆଇସୋଥର୍ମାଲ୍ ସ୍ଫଟିକାଲାଇଜେସନ୍ ଗତିଜ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 4 ଜନସନ୍-ମେହଲ୍-ଆଭ୍ରାମି (JMA) ପ୍ଲଟ୍ ଦେଖାଏ ଯାହା ନିକେଲ୍ ସଲଫେଟ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ଗତିଜ ଆଚରଣ ଦର୍ଶାଏ। ln t ମୂଲ୍ୟ (ସମୀକରଣ 3) ବିରୁଦ୍ଧରେ ln[− ln(1− x(t))] ମୂଲ୍ୟକୁ ପ୍ଲଟ୍ କରି ପ୍ଲଟ୍ ସୃଷ୍ଟି କରାଯାଇଥିଲା। ପ୍ଲଟ୍ ରୁ ପ୍ରାପ୍ତ ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ ମୂଲ୍ୟଗୁଡ଼ିକ JMA ସୂଚକାଙ୍କ (n) ମୂଲ୍ୟ ସହିତ ମେଳ ଖାଏ ଯାହା ବଢ଼ୁଥିବା ସ୍ଫଟିକର ପରିମାଣ ଏବଂ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ରକୁ ସୂଚିତ କରେ। କଟଅଫ୍ ମୂଲ୍ୟ ସ୍ଥିର ln k ଦ୍ୱାରା ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରାଯାଇଥିବା ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାରକୁ ସୂଚିତ କରୁଥିବା ବେଳେ। JMA ସୂଚକାଙ୍କ (n) ମୂଲ୍ୟ 0.35 ରୁ 0.75 ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପରିସରଭୁକ୍ତ। ଏହି n ମୂଲ୍ୟ ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକର ଏକ-ମାପ ବୃଦ୍ଧି ଅଛି ଏବଂ ଏକ ପ୍ରସାରଣ-ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର ଅନୁସରଣ କରନ୍ତି; 0 < n < 1 ଏକ-ମାପ ବୃଦ୍ଧି ସୂଚାଇଥାଏ, ଯେତେବେଳେ n < 1 ଏକ ପ୍ରସାରଣ-ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ରକୁ ସୂଚାଇଥାଏ। ୧୮ ସ୍ଥିର k ର ବୃଦ୍ଧି ହାର ବର୍ଦ୍ଧିତ ତାପମାତ୍ରା ସହିତ ହ୍ରାସ ପାଏ, ଯାହା ସୂଚିତ କରେ ଯେ କମ୍ ତାପମାତ୍ରାରେ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ଘଟେ। ଏହା କମ୍ ତାପମାତ୍ରାରେ ଦ୍ରବଣର ସୁପରସାଚୁରେସନ ବୃଦ୍ଧି ସହିତ ଜଡିତ।
ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ତାପମାତ୍ରାରେ ଜନସନ-ମେହଲ-ଆଭ୍ରାମି (JMA) ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟର ପ୍ଲଟ୍: (କ) 25 °C, (ଖ) 30 °C, (ଗ) 35 °C ଏବଂ (ଘ) 40 °C।
ଡୋପାଣ୍ଟ ଯୋଗ କରିବା ଦ୍ଵାରା ସମସ୍ତ ତାପମାତ୍ରାରେ ସମାନ ବୃଦ୍ଧି ହାର ଦେଖାଯାଇଥିଲା। ଯେତେବେଳେ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟର ଥିଲା, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ହ୍ରାସ ପାଇଥିଲା, ଏବଂ ଯେତେବେଳେ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟରରୁ ଅଧିକ ଥିଲା, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି ପାଇଥିଲା। ପୂର୍ବରୁ ଉଲ୍ଲେଖ କରାଯାଇଥିବା ପରି, ଦ୍ରବଣରେ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟାର ଯନ୍ତ୍ରପାତିର ପରିବର୍ତ୍ତନ ଯୋଗୁଁ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାରର ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୁଏ। ଯେତେବେଳେ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା କମ୍ ଥାଏ, ଦ୍ରବଣରେ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ପ୍ରତିଯୋଗିତା ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ରବଣର ଦ୍ରବଣୀୟତାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରେ, ଯାହାଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ହ୍ରାସ ପାଏ। 14 ଏହା ବ୍ୟତୀତ, ଡୋପାଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ଉଚ୍ଚ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଯୋଗ କରିବା ଦ୍ଵାରା ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଯଥେଷ୍ଟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଆସେ। ଯେତେବେଳେ ଡୋପାଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା 3.75 ଗ୍ରାମ/ଲିଟର ଅତିକ୍ରମ କରେ, ଅତିରିକ୍ତ ନୂତନ ସ୍ଫଟିକ ନ୍ୟୁକ୍ଲିକା ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ, ଯାହା ଦ୍ଵାରା ଦ୍ରବଣର ଦ୍ରବଣୀୟତା ହ୍ରାସ ପାଏ, ଯାହା ଦ୍ଵାରା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ନୂତନ ସ୍ଫଟିକ ନ୍ୟୁକ୍ଲିକାର ଗଠନ ଡବଲ ଲୁଣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) ଗଠନ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରାଯାଇପାରେ। ୧୬ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ର ବିଷୟରେ ଆଲୋଚନା କରିବା ସମୟରେ, ଏକ୍ସ-ରେ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା ଫଳାଫଳ ଏକ ଦ୍ୱିଗୁଣ ଲୁଣ ଗଠନକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରେ।
ସ୍ଫଟିକରଣର ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ପାଇଁ JMA ପ୍ଲଟ୍ କାର୍ଯ୍ୟକୁ ଆହୁରି ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା। ଆରେନିୟସ୍ ସମୀକରଣ (ସମୀକରଣ (4) ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି) ବ୍ୟବହାର କରି ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ଗଣନା କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 5a ln(kg) ମୂଲ୍ୟ ଏବଂ 1/T ମୂଲ୍ୟ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ଦର୍ଶାଉଛି। ତା’ପରେ, ପ୍ଲଟରୁ ପ୍ରାପ୍ତ ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ ମୂଲ୍ୟ ବ୍ୟବହାର କରି ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ଗଣନା କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 5b ବିଭିନ୍ନ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ଅଧୀନରେ ସ୍ଫଟିକରଣର ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ମୂଲ୍ୟ ଦର୍ଶାଉଛି। ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତିକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଅଶୁଦ୍ଧତା ବିନା ନିକେଲ୍ ସଲଫେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ସ୍ଫଟିକରଣର ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି 215.79 kJ/mol। ଯେତେବେଳେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 g/L ରେ ପହଞ୍ଚିଥାଏ, ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି 3.99% ବୃଦ୍ଧି ପାଇ 224.42 kJ/mol ହୁଏ। ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତିରେ ବୃଦ୍ଧି ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଶକ୍ତି ବାଧା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଯାହା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ହ୍ରାସ କରିବ। ଯେତେବେଳେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟରରୁ ଅଧିକ ହୁଏ, ସେତେବେଳେ ସ୍ଫଟିକରଣର ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ ପାଏ। 5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟର ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ, ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି 205.85 kJ/mol ହୋଇଥାଏ, ଯାହା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟର ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ଅପେକ୍ଷା 8.27% କମ୍। ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତିରେ ହ୍ରାସ ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସହଜ ହୋଇଛି, ଯାହା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନରେ ବୃଦ୍ଧି ଘଟେ।
(କ) 1/T ବନାମ ln(kg) ର ପ୍ଲଟର ଫିଟିଂ ଏବଂ (ଖ) ସକ୍ରିୟଣ ଶକ୍ତି ଉଦାହରଣ: ବିଭିନ୍ନ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ।
XRD ଏବଂ FTIR ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି ଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ରକୌଶଳ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଗତିବିଧି ଏବଂ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 6 XRD ଫଳାଫଳ ଦର୍ଶାଉଛି। ତଥ୍ୟ PDF #08–0470 ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ, ଯାହା ସୂଚିତ କରେ ଯେ ଏହା α-NiSO4 6H2O (ଲାଲ ସିଲିକା)। ସ୍ଫଟିକଟି ଚତୁଃକୋଣୀୟ ସିଷ୍ଟମର, ସ୍ଥାନ ଗୋଷ୍ଠୀ ହେଉଛି P41212, ୟୁନିଟ୍ କୋଷ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, ଏବଂ ଆୟତନ ହେଉଛି 840.8 Å3। ଏହି ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ପୂର୍ବରୁ ମାନୋମେନୋଭା ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟଙ୍କ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରକାଶିତ ଫଳାଫଳ ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ। 19 NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକର ପରିଚୟ ମଧ୍ୟ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ଗଠନକୁ ନେଇଯାଏ। ତଥ୍ୟ PDF ନମ୍ବର 31–0062 ର ଅଟେ। ସ୍ଫଟିକଟି ମୋନୋକ୍ଲିନିକ୍ ସିଷ୍ଟମର, ସ୍ପେସ୍ ଗ୍ରୁପ୍ P21/a, ୟୁନିଟ୍ କୋଷ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, ଏବଂ ଆୟତନ ହେଉଛି 684 Å3। ଏହି ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ Su et al.20 ଦ୍ୱାରା ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିବା ପୂର୍ବ ଅଧ୍ୟୟନ ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ।
ନିକେଲ ସଲଫେଟ ସ୍ଫଟିକର ଏକ୍ସ-ରେ ବିବର୍ତ୍ତନ ଢାଞ୍ଚା: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, ଏବଂ (g–h) 2% ବୀଜ ଅନୁପାତ। ଡାହାଣ ପ୍ରତିଛବିଟି ବାମ ପ୍ରତିଛବିର ଏକ ବିସ୍ତାରିତ ଦୃଶ୍ୟ।
ଚିତ୍ର 6b, d, f ଏବଂ h ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ଅତିରିକ୍ତ ଲୁଣ ଗଠନ ନକରି ଦ୍ରବଣରେ ଆମୋନିୟମ୍ ସାନ୍ଦ୍ରତାର ସର୍ବାଧିକ ସୀମା ହେଉଛି 2.5 g/L। ଯେତେବେଳେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା 3.75 ଏବଂ 5 g/L ହୋଇଥାଏ, NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ଜଟିଳ ଲୁଣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ ସାମିଲ ହୋଇଯାଏ। ତଥ୍ୟ ଅନୁସାରେ, ଜଟିଳ ଲୁଣର ଶିଖର ତୀବ୍ରତା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ କାରଣ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା 3.75 ରୁ 5 g/L କୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ବିଶେଷକରି 2θ 16.47° ଏବଂ 17.44° ରେ। ଜଟିଳ ଲୁଣର ଶିଖର ବୃଦ୍ଧି କେବଳ ରାସାୟନିକ ସନ୍ତୁଳନ ନୀତି ଯୋଗୁଁ ହୁଏ। ତଥାପି, କିଛି ଅସ୍ୱାଭାବିକ ଶିଖର 2θ 16.47° ରେ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୁଏ, ଯାହାକୁ ସ୍ଫଟିକର ଇଲାଷ୍ଟିକ୍ ବିକୃତି ପାଇଁ ଦାୟୀ କରାଯାଇପାରିବ। 21 ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ଏହା ମଧ୍ୟ ଦର୍ଶାଏ ଯେ ଏକ ଉଚ୍ଚ ବିହନ ଅନୁପାତ ଜଟିଳ ଲୁଣର ଶିଖର ତୀବ୍ରତାରେ ହ୍ରାସ ପାଏ। ଅଧିକ ବିହନ ଅନୁପାତ ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ତ୍ୱରାନ୍ୱିତ କରେ, ଯାହା ଦ୍ରବଣରେ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ହ୍ରାସ ଘଟାଇଥାଏ। ଏହି କ୍ଷେତ୍ରରେ, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ବିହନ ଉପରେ କେନ୍ଦ୍ରିତ ହୁଏ, ଏବଂ ଦ୍ରବଣର ହ୍ରାସିତ ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ ଦ୍ୱାରା ନୂତନ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗଠନ ବାଧାପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ। ବିପରୀତରେ, ଯେତେବେଳେ ବିହନ ଅନୁପାତ କମ୍ ଥାଏ, ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଧୀର ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ଦ୍ରବଣର ସୁପରସାଚୁରେସନ୍ ଏକ ତୁଳନାତ୍ମକ ଉଚ୍ଚ ସ୍ତରରେ ରହିଥାଏ। ଏହି ପରିସ୍ଥିତି କମ୍ ଦ୍ରବଣୀୟ ଡବଲ୍ ଲୁଣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) ର ନ୍ୟୁକ୍ଲିଏସନ୍ ସମ୍ଭାବନାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରେ। ଡବଲ୍ ଲୁଣ ପାଇଁ ସର୍ବାଧିକ ତୀବ୍ରତା ତଥ୍ୟ ସାରଣୀ 3 ରେ ଦିଆଯାଇଛି।
NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକର ଉପସ୍ଥିତି ଯୋଗୁଁ ହୋଷ୍ଟ ଜାଲିସରେ କୌଣସି ବିକାର କିମ୍ବା ଗଠନାତ୍ମକ ପରିବର୍ତ୍ତନର ତଦନ୍ତ କରିବା ପାଇଁ FTIR ଚରିତ୍ରକରଣ କରାଯାଇଥିଲା। 2% ର ସ୍ଥିର ସିଡିଂ ଅନୁପାତ ସହିତ ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ଚରିତ୍ରକରଣ କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 7 FTIR ଚରିତ୍ରକରଣ ଫଳାଫଳ ଦର୍ଶାଉଛି। 3444, 3257 ଏବଂ 1647 cm−1 ରେ ପରିଲକ୍ଷିତ ପ୍ରଶସ୍ତ ଶିଖରଗୁଡ଼ିକ ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର O–H ପ୍ରସାରଣ ମୋଡ୍ ଯୋଗୁଁ ହୋଇଥାଏ। 2370 ଏବଂ 2078 cm−1 ରେ ଶିଖରଗୁଡ଼ିକ ଜଳ ଅଣୁ ମଧ୍ୟରେ ଆନ୍ତଃଆଣବିକ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ବନ୍ଧକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ। 412 cm−1 ରେ ଥିବା ବ୍ୟାଣ୍ଡ Ni–O ପ୍ରସାରଣ କମ୍ପନ ପାଇଁ ଦାୟୀ। ଏହା ସହିତ, ମୁକ୍ତ SO4− ଆୟନଗୁଡ଼ିକ 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) ଏବଂ 1143 ଏବଂ 1100 cm−1 (υ3) ରେ ଚାରୋଟି ପ୍ରମୁଖ କମ୍ପନ ମୋଡ୍ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରନ୍ତି। υ1-υ4 ପ୍ରତୀକଗୁଡ଼ିକ କମ୍ପନାତ୍ମକ ଧାରାର ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରନ୍ତି, ଯେଉଁଠାରେ υ1 ଅଣ-କ୍ଷୟଶୀଳ ଧାରାକୁ (ସମସମ ଷ୍ଟ୍ରେଚିଂ) ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, υ2 ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ଧାରକୁ (ସମସମ ବଙ୍କା) ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, ଏବଂ υ3 ଏବଂ υ4 ତ୍ରିଗୁଣିତ ଧାରକୁ (ଅସମସମ ଷ୍ଟ୍ରେଚିଂ ଏବଂ ଅସମସମ ବଙ୍କା, ଯଥାକ୍ରମେ) ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ। 22,23,24 ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଏ ଯେ ଆମୋନିୟମ ଅଶୁଦ୍ଧତାର ଉପସ୍ଥିତି 1143 cm-1 (ଚିତ୍ରରେ ଏକ ଲାଲ ବୃତ୍ତ ସହିତ ଚିହ୍ନିତ) ର ତରଙ୍ଗ ସଂଖ୍ୟାରେ ଏକ ଅତିରିକ୍ତ ଶିଖର ପ୍ରଦାନ କରେ। 1143 cm-1 ରେ ଅତିରିକ୍ତ ଶିଖର ସୂଚାଇ ଦିଏ ଯେ NH4+ ଆୟନର ଉପସ୍ଥିତି, ସାନ୍ଦ୍ରତା ନିର୍ବିଶେଷରେ, ଜାଲି ଗଠନର ବିକୃତି ସୃଷ୍ଟି କରେ, ଯାହା ସ୍ଫଟିକ ଭିତରେ ସଲଫେଟ ଆୟନ ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର କମ୍ପନ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସିରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଆଣିଥାଏ।
ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତିର ଗତିଜ ଆଚରଣ ସହିତ ଜଡିତ XRD ଏବଂ FTIR ଫଳାଫଳ ଉପରେ ଆଧାର କରି, ଚିତ୍ର 8 NH4+ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଯୋଗ ସହିତ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟର ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ପରିକଳ୍ପନା ଦର୍ଶାଉଛି। ଅଶୁଦ୍ଧତାର ଅନୁପସ୍ଥିତିରେ, Ni2+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ H2O ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ନିକେଲ ହାଇଡ୍ରେଟ୍ [Ni(6H2O)]2− ଗଠନ କରିବ। ତା'ପରେ, ନିକେଲ ହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସ୍ୱତଃସ୍ଫୂର୍ତ୍ତ ଭାବରେ SO42− ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ମିଶି Ni(SO4)2 6H2O ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଗଠନ କରିବ ଏବଂ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସ୍ଫଟିକରେ ପରିଣତ ହେବ। ଯେତେବେଳେ ଆମୋନିୟମ୍ ଅଶୁଦ୍ଧତାର ଏକ କମ୍ ସାନ୍ଦ୍ରତା (2.5 g/L କିମ୍ବା ତା'ଠାରୁ କମ୍) ଦ୍ରବଣରେ ଯୋଡାଯାଏ, [Ni(6H2O)]2− SO42− ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ମିଶ୍ରଣ କରିବା କଷ୍ଟକର କାରଣ [Ni(6H2O)]2− ଏବଂ NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ SO42− ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ମିଶ୍ରଣ ପାଇଁ ପ୍ରତିଯୋଗିତା କରନ୍ତି, ଯଦିଓ ଉଭୟ ଆୟନ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରିବା ପାଇଁ ଯଥେଷ୍ଟ ସଲଫେଟ୍ ଆୟନ ଅଛି। ଏହି ପରିସ୍ଥିତି ସ୍ଫଟିକୀକରଣର ସକ୍ରିୟଣ ଶକ୍ତିରେ ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିରେ ମନ୍ଥରତା ଆଣିଥାଏ। ୧୪,୨୫ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଗଠନ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ପରେ, ସ୍ଫଟିକ ପୃଷ୍ଠରେ ବହୁ NH4+ ଏବଂ (NH4)2SO4 ଆୟନ୍ ଶୋଷିତ ହୁଏ। ଏହା ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରେ ଯେ NSH-8 ଏବଂ NSH-12 ନମୁନାରେ SO4− ଆୟନ୍ (ତରଙ୍ଗ ସଂଖ୍ୟା 1143 cm−1) ର କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଗୋଷ୍ଠୀ ଡୋପିଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ବିନା କାହିଁକି ଗଠିତ ହୁଏ। ଯେତେବେଳେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ଅଧିକ ଥାଏ, NH4+ ଆୟନ୍ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ ସାମିଲ ହେବା ଆରମ୍ଭ କରେ, ଦ୍ୱିଗୁଣ ଲବଣ ଗଠନ କରେ। ୧୬ ଏହି ଘଟଣା ଦ୍ରବଣରେ SO42− ଆୟନ୍ ଅଭାବ ଯୋଗୁଁ ଘଟେ, ଏବଂ SO42− ଆୟନ୍ ଆମୋନିୟମ୍ ଆୟନ୍ ଅପେକ୍ଷା ନିକେଲ ହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସହିତ ଶୀଘ୍ର ବାନ୍ଧି ହୁଏ। ଏହି ଯନ୍ତ୍ରପାତି ଦ୍ୱିଗୁଣ ଲବଣର ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସନ୍ ଏବଂ ବୃଦ୍ଧିକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରେ। ମିଶ୍ରଧାତୁ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, Ni(SO4)2 6H2O ଏବଂ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଏକକାଳୀନ ଗଠିତ ହୁଏ, ଯାହା ପ୍ରାପ୍ତ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ସଂଖ୍ୟାରେ ବୃଦ୍ଧି ଘଟେ। ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ସଂଖ୍ୟାରେ ବୃଦ୍ଧି ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ତ୍ୱରାନ୍ୱିତତା ଏବଂ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତି ହ୍ରାସକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରେ।
ପାଣିରେ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରି, ଅଳ୍ପ ପରିମାଣ ଏବଂ ଅଧିକ ପରିମାଣରେ ଆମୋନିୟମ୍ ସଲଫେଟ୍ ମିଶାଇ ଏବଂ ତା’ପରେ ସ୍ଫଟିକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମ୍ପାଦନର ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାକୁ ନିମ୍ନଲିଖିତ ଭାବରେ ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇପାରେ:
SEM ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଫଳାଫଳ ଚିତ୍ର 9 ରେ ଦେଖାଯାଇଛି। ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଫଳାଫଳ ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ଯୋଡାଯାଇଥିବା ଆମୋନିୟମ୍ ଲୁଣର ପରିମାଣ ଏବଂ ବିହନ ଅନୁପାତ ସ୍ଫଟିକ ଆକୃତିକୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପ୍ରଭାବିତ କରେ ନାହିଁ। ଗଠିତ ସ୍ଫଟିକର ଆକାର ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ ସ୍ଥିର ରହିଥାଏ, ଯଦିଓ କିଛି ସ୍ଥାନରେ ବଡ଼ ସ୍ଫଟିକ ଦେଖାଯାଏ। ତଥାପି, ଗଠିତ ସ୍ଫଟିକର ହାରାହାରି ଆକାର ଉପରେ ଆମୋନିୟମ୍ ଲୁଣର ଘନତା ଏବଂ ବିହନ ଅନୁପାତର ପ୍ରଭାବ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ପାଇଁ ଆହୁରି ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଆବଶ୍ୟକ।
NiSO4 6H2O ର ସ୍ଫଟିକ ଆକୃତି: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% ଏବଂ (p–u) 2% ବିହନ ଅନୁପାତ ଉପରୁ ତଳକୁ NH4+ ସାନ୍ଦ୍ରତାର ପରିବର୍ତ୍ତନ ଦର୍ଶାଉଛି, ଯାହା ଯଥାକ୍ରମେ 0, 1.25, 2.5, 3.75 ଏବଂ 5 g/L।
ଚିତ୍ର 10a ବିଭିନ୍ନ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ସହିତ ସ୍ଫଟିକର TGA ବକ୍ରଗୁଡିକୁ ଦର୍ଶାଉଛି। 2% ସିଡିଂ ଅନୁପାତ ସହିତ ନମୁନାଗୁଡିକରେ TGA ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। ଗଠିତ ଯୌଗିକଗୁଡିକ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ପାଇଁ NSH-20 ନମୁନାରେ XRD ବିଶ୍ଳେଷଣ ମଧ୍ୟ କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 10b ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା XRD ଫଳାଫଳ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ ପରିବର୍ତ୍ତନକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରେ। ଥର୍ମୋଗ୍ରାଭିମେଟ୍ରିକ୍ ମାପ ଦର୍ଶାଏ ଯେ ସମସ୍ତ ସଂଶ୍ଳେଷିତ ସ୍ଫଟିକ 80°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ତାପଜ ସ୍ଥିରତା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ। ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ, ତାପମାତ୍ରା 200°C କୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲେ ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ 35% ହ୍ରାସ ପାଇଲା। ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ ହ୍ରାସ ପବନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଯୋଗୁଁ ହୁଏ, ଯେଉଁଥିରେ 5 ଟି ଜଳ ଅଣୁ ନଷ୍ଟ ହୋଇ NiSO4 H2O ଗଠନ କରିଥାଏ। ଯେତେବେଳେ ତାପମାତ୍ରା 300-400°C କୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲା, ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ ପୁଣି ହ୍ରାସ ପାଇଲା। ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ ହ୍ରାସ ପ୍ରାୟ 6.5% ଥିଲା, ଯେତେବେଳେ NSH-20 ସ୍ଫଟିକ ନମୁନାର ଓଜନ ହ୍ରାସ ଟିକିଏ ଅଧିକ ଥିଲା, ଠିକ୍ 6.65%। NSH-20 ନମୁନାରେ NH4+ ଆୟନଗୁଡ଼ିକର NH3 ଗ୍ୟାସରେ ବିଘଟନ ଫଳରେ ହ୍ରାସଶୀଳତା ସାମାନ୍ୟ ଅଧିକ ହୋଇଥିଲା। ତାପମାତ୍ରା 300 ରୁ 400°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ, ସ୍ଫଟିକର ଓଜନ ହ୍ରାସ ପାଇଲା, ଯାହା ଫଳରେ ସମସ୍ତ ସ୍ଫଟିକର NiSO4 ଗଠନ ହୋଇଥିଲା। ତାପମାତ୍ରା 700°C ରୁ 800°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ NiO ରେ ପରିଣତ ହୋଇଥିଲା, ଯାହା SO2 ଏବଂ O2 ଗ୍ୟାସ ମୁକ୍ତ କରିଥିଲା।25,26
DC-Arc ICP-MS ଉପକରଣ ବ୍ୟବହାର କରି NH4+ ସାନ୍ଦ୍ରତା ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରି ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ଶୁଦ୍ଧତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା। ସୂତ୍ର (5) ବ୍ୟବହାର କରି ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ଶୁଦ୍ଧତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇଥିଲା।
ଯେଉଁଠାରେ Ma ହେଉଛି ସ୍ଫଟିକରେ ଥିବା ଅଶୁଦ୍ଧତାର ପରିମାଣ (mg), Mo ହେଉଛି ସ୍ଫଟିକର ବସ୍ତୁତ୍ୱ (mg), Ca ହେଉଛି ଦ୍ରବଣରେ ଥିବା ଅଶୁଦ୍ଧତାର ପରିମାଣ (mg/l), V ହେଉଛି ଦ୍ରବଣର ଆୟତନ (l)।
ଚିତ୍ର ୧୧ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ବିଶୁଦ୍ଧତା ଦର୍ଶାଉଛି। ଶୁଦ୍ଧତା ମୂଲ୍ୟ ହେଉଛି 3ଟି ଗୁଣର ହାରାହାରି ମୂଲ୍ୟ। ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ବିହନ ଅନୁପାତ ଏବଂ ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ସିଧାସଳଖ ଗଠିତ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ବିଶୁଦ୍ଧତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ଯେତେ ଅଧିକ ହେବ, ଅଶୁଦ୍ଧତାର ଅବଶୋଷଣ ସେତେ ଅଧିକ ହେବ, ଯାହା ଫଳରେ ଗଠିତ ସ୍ଫଟିକର ବିଶୁଦ୍ଧତା କମ ହେବ। ତଥାପି, ଅଶୁଦ୍ଧତାର ଅବଶୋଷଣ ଢାଞ୍ଚା ଅଶୁଦ୍ଧତା ସାନ୍ଦ୍ରତା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରି ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୋଇପାରେ, ଏବଂ ଫଳାଫଳ ଗ୍ରାଫ୍ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ସ୍ଫଟିକ ଦ୍ୱାରା ଅଶୁଦ୍ଧତାର ସାମଗ୍ରିକ ଅବଶୋଷଣ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୁଏ ନାହିଁ। ଏହା ସହିତ, ଏହି ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ଏକ ଉଚ୍ଚ ବିହନ ଅନୁପାତ ସ୍ଫଟିକର ବିଶୁଦ୍ଧତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ। ଏହି ଘଟଣା ସମ୍ଭବ କାରଣ ଯେତେବେଳେ ଗଠିତ ସ୍ଫଟିକ ନ୍ୟୁକ୍ଲିର ଅଧିକାଂଶ ନିକେଲ ନ୍ୟୁକ୍ଲି ଉପରେ କେନ୍ଦ୍ରିତ ହୋଇଥାଏ, ନିକେଲ ଉପରେ ନିକେଲ ଆୟନ ଜମା ହେବାର ସମ୍ଭାବନା ଅଧିକ ଥାଏ। 27
ଅଧ୍ୟୟନରୁ ଜଣାପଡିଛି ଯେ ଆମୋନିୟମ୍ ଆୟନ୍ (NH4+) ନିକେଲ୍ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସ୍ଫଟିକର ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଏବଂ ସ୍ଫଟିକୀୟ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପ୍ରଭାବିତ କରେ, ଏବଂ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଉପରେ ବିହନ ଅନୁପାତର ପ୍ରଭାବ ମଧ୍ୟ ପ୍ରକାଶ କରିଥିଲା।
ଆମୋନିୟମ୍ ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟରରୁ ଅଧିକ ହେଲେ, ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ହ୍ରାସ ପାଏ। ଆମୋନିୟମ୍ ସାନ୍ଦ୍ରତା 2.5 ଗ୍ରାମ/ଲିଟରରୁ ଅଧିକ ହେଲେ, ସ୍ଫଟିକ ଉପଜ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।
ନିକେଲ ଦ୍ରବଣରେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଯୋଡିବା ଦ୍ଵାରା SO42− ପାଇଁ NH4+ ଏବଂ [Ni(6H2O)]2− ଆୟନ ମଧ୍ୟରେ ପ୍ରତିଯୋଗିତା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଯାହା ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତିରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ଅଶୁଦ୍ଧତାର ଉଚ୍ଚ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଯୋଡିବା ପରେ ସକ୍ରିୟକରଣ ଶକ୍ତିରେ ହ୍ରାସ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ NH4+ ଆୟନ ପ୍ରବେଶ କରିବା ଯୋଗୁଁ ହୁଏ, ଏହିପରି ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ଲୁଣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ।
ଅଧିକ ବିହନ ଅନୁପାତ ବ୍ୟବହାର କରିବା ଦ୍ଵାରା ନିକେଲ୍ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟର ସ୍ଫଟିକ ଅମଳ, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଶୁଦ୍ଧତା ଉନ୍ନତ ହୋଇପାରିବ।
ଡେମିରେଲ୍, ଏଚ୍ଏସ୍, ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ। ଲାଟେରାଇଟ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ସମୟରେ ବ୍ୟାଟେରୀ-ଗ୍ରେଡ୍ ନିକେଲ୍ ସଲଫେଟ୍ ହାଇଡ୍ରେଟର ଆଣ୍ଟିସୋଲଭେଣ୍ଟ୍ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ। ସେପ୍ଟେମ୍ବର ପ୍ୟୁରିଫିକେସନ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି, 286, 120473। https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022)।
ସାଗୁନ୍ତଲା, ପି. ଏବଂ ୟାସୋଟା, ପି. ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ନିକେଲ ସଲଫେଟ ସ୍ଫଟିକର ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ରୟୋଗ: ଡୋପାଣ୍ଟ ଭାବରେ ଯୋଡା ହୋଇଥିବା ଆମିନୋ ଏସିଡ୍ ସହିତ ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଅଧ୍ୟୟନ। ମାଟର୍। ଟୁଡେ ପ୍ରୋକ୍। 9, 669–673। https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019)।
ବାବାଆହମାଦି, ଭି., ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ। ହ୍ରାସିତ ଗ୍ରାଫିନ ଅକ୍ସାଇଡ ଉପରେ ପଲିଓଲ-ମଧ୍ୟସ୍ଥତା ମୁଦ୍ରଣ ସହିତ କପଡ଼ା ପୃଷ୍ଠରେ ନିକେଲ ପ୍ୟାଟର୍ନର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡିପୋଜିସନ। ଜର୍ଣ୍ଣାଲ୍ ଅଫ୍ ଫିଜିକାଲ୍ ଆଣ୍ଡ କେମିକାଲ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ଅଫ୍ କୋଲଏଡାଲ୍ ପୃଷ୍ଠ 703, 135203। https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024)।
ଫ୍ରେଜର, ଜେ., ଆଣ୍ଡରସନ, ଜେ., ଲାଜୁଏନ, ଜେ., ଇତ୍ୟାଦି। "ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଯାନବାହନ ବ୍ୟାଟେରୀ ପାଇଁ ନିକେଲ ଯୋଗାଣର ଭବିଷ୍ୟତ ଚାହିଦା ଏବଂ ସୁରକ୍ଷା।" ୟୁରୋପୀୟ ସଂଘର ପ୍ରକାଶନ କାର୍ଯ୍ୟାଳୟ; (୨୦୨୧)। https://doi.org/10.2760/212807
ହାନ୍, ବି., ବକମ୍ୟାନ୍, ଓ., ୱିଲସନ୍, ବି.ପି., ଲୁଣ୍ଡଷ୍ଟ୍ରୋମ୍, ଏମ୍. ଏବଂ ଲୁହି-କୁଲଟାନେନ୍, ଏମ୍. ଶୀତଳୀକରଣ ସହିତ ବ୍ୟାଚ୍ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ଦ୍ୱାରା ନିକେଲ ସଲଫେଟର ବିଶୋଧନ। ରାସାୟନିକ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା 42(7), 1475–1480। https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019)।
ମା, ୱାଇ. ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ। ଲିଥିୟମ-ଆୟନ ବ୍ୟାଟେରୀ ସାମଗ୍ରୀ ପାଇଁ ଧାତୁ ଲବଣ ଉତ୍ପାଦନରେ ଅବପାତ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକୀକରଣ ପଦ୍ଧତିର ପ୍ରୟୋଗ: ଏକ ସମୀକ୍ଷା। ଧାତୁ। 10(12), 1-16। https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020)।
ମାସାଲୋଭ, ଭିଏମ୍, ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ। ସ୍ଥିର-ଅବସ୍ଥା ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ ପରିସ୍ଥିତିରେ ନିକେଲ ସଲଫେଟ୍ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ (α-NiSO4.6H2O) ଏକକ ସ୍ଫଟିକର ବୃଦ୍ଧି। ସ୍ଫଟିକାଲୋଗ୍ରାଫି। 60(6), 963–969। https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015)।
ଚୌଧୁରୀ, RR ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ। α-ନିକେଲ ସଲଫେଟ ହେକ୍ସାହାଇଡ୍ରେଟ୍ ସ୍ଫଟିକ: ବୃଦ୍ଧି ଅବସ୍ଥା, ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ ଏବଂ ଗୁଣଧର୍ମ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ। JApCr. 52, 1371–1377। https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019)।
ହାନ୍, ବି., ବକମ୍ୟାନ୍, ଓ., ୱିଲସନ୍, ବି.ପି., ଲୁଣ୍ଡଷ୍ଟ୍ରୋମ୍, ଏମ୍. ଏବଂ ଲୁହି-କୁଲଟାନେନ୍, ଏମ୍. ବ୍ୟାଚ୍-ଥଣ୍ଡା ସ୍ଫଟିକାଲାଇଜେସନ୍ ଦ୍ୱାରା ନିକେଲ ସଲଫେଟର ବିଶୋଧନ। ରାସାୟନିକ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା 42(7), 1475–1480। https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019)।