Uçucu külden elde edilen geopolimerlerin metal doplama yöntemiyle özelliklerinin geliştirilmesi
Improving properties of fly ash based geopolymers by using metal dopped method
Yazar: HİLAL ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. EMEK DERUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Endüstriyel atıklar = Industrial wastes ; Geopolimerler = Geopolymers ; Metilen mavisi deneyi = Methylene blue test ; Uçucu kül = Fly ash

Özet:
Jeopolimerler inşaat, yangın koruyucu malzeme üretimi, adsorpsiyon yoluyla su arıtımı gibi çok çeşitli alanlarda kullanılan aluminasilikat yapılı bileşiklerdir. Geniş kullanım alanları ve kolay sentez yöntemi sayesinde son yıllarda jeopolimer konusuna olan ilgi hızla artmaktadır. 
Jeopolimerler kaolin gibi doğal minerallerden sentezlenebildiği gibi, uçucu kül ve yüksek fırın cürufu gibi endüstriyel atıklardan da sentezlenebilmektedir. Uçucu küller, pulverize kömürün termik santralin kazanlarında yakılması sırasında baca gazlarındaki taneciklerin elektrofiltrelerde tutulmasıyla oluşan alumina ve silikat içeriği yüksek yapılardır. Bu çalışmada uçucu külden elde edilen jeopolimerlere Zn ve Al metalleri doplayarak yüzey genişliği arttırılmış jeopolimer üretilmesi ve üretilen bu jeopolimerin metilen mavisi adsorpsiyonunda kullanımının araştırılması amaçlanmıştır. Jeopolimerin metalle reaksiyonu sonucu yapıdan gaz çıkışı ile birlikte daha homojen ve yüksek yüzey alanına sahip gözenekli jeopolimerlerin elde edilmesi sağlanmıştır. Jeopolimer numunelerinin karakterizasyonu için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Brunauer, Emmet ve Teller Yüzey Alanı Ölçümü (BET) ve X-Işını Difraksiyon Spektroskopisi (XRD) analizleri kullanılmıştır. Elde edilen jeopolimer malzemelerin yüzey genişlikleri incelenmiş ve elde edilen optimum jeopolimer numunesi ile metilen mavisi adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları kapsamında 150 ppm'lik çözeltide, maksimum adsorbent miktarı kullanıldığında 88.9% oranında adsorpsiyon verimi elde edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları için en uygun adsorpsiyon izoterminin Langmuir izotermi olduğu belirlenmiştir (R2=0.9962).
Bu yüksek lisans çalışması sonucunda hem uçucu külün kullanışlı bir ürüne dönüştürülmesi, hem de metilen mavisi adsorpsiyonu için oda koşullarında ve kolay bir sentez yöntemiyle üretilen alternatif bir malzeme elde edilmiştir.

Abstract:
Geopolymers are aluminasilicate compounds used in various fields such as construction, water purification by adsorption, and production of fire protection materials. Thanks to its wide range of applications and easy synthesis, interest in geopolymer has been increasing rapidly in recent years. 
Geopolymers can be synthesized from both natural minerals such as kaolin and industrial wastes such as fly ash and blast furnace slag. Fly ash is a structure with high alumina and silicate content which is formed by keeping the particles of flue gases in the electrofilters during the combustion of pulverized coal in the boilers of the thermal power plant. In this study, it was aimed to produce geopolymer with increased surface width by doping Zn and Al metals to geopolymers obtained from fly ash and to investigate the use of this produced geopolymer in methylene blue adsorption. As a result of the reaction of the geopolymer with the metal, it is ensured that more homogeneous and high surface area porous geopolymers are obtained by the gas releasing from the structure. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Brunauer, Emmet and Teller Surface Area Measurement (BET) and X-Ray Diffraction Spectroscopy (XRD) analyzes were used for the characterization of the geopolymer samples. The surface widths of the obtained geopolymer materials were examined and methylene blue adsorption was carried out with the optimum geopolymer sample obtained. Within the scope of adsorption studies, 88.9% adsorption efficiency was obtained when the maximum amount of adsorbent was used in 150 ppm solution. Langmuir isotherm was determined to be the most suitable adsorption isotherm for adsorption studies (R2=0.9962).
As a result of this Master's Thesis study, it has been provided that both the conversion of fly ash into a useful product  and producing an alternative material which is produced under room conditions and with an easy synthesis method for the adsorption of methylene blue.