Klinoptilolitin yapısal özelliklerinin katı sıvı ekstraksiyon yöntemi ile değiştirilmesine ultrasesin etkisi
The effect of ultrasound to changing of clinoptilolite structural properties with leaching
Yazar: NİHAN AYDIN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İNCİ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Deney tasarımı = Experimental design ; Klinoptilolit = Clinoptilolite ; Ultrason = Ultrasound ; Zeolitler = Zeolites ; Özütleme = Extraction

Özet:
Zeolitler gözenekli yapıda hidratlanmış aluminosilikat mineralleridir. Katyon değişimi, moleküler eleme, kataliz ve sorpsiyon gibi değerli fizikokimyasal özelliklere sahiptirler. Klinoptilolit, şabazit ve analsim gibi 40'ı aşkın doğal minerali ve Zeolit A, Zeolit X/Y, MFI (ZSM-5) ve Zeolit Beta (BEA) gibi 300'den fazla sentetik minerali mevcuttur. Zeolitlerin başlıca uygulama alanları; adsorpsiyon, iyon değiştirme, kataliz ve ayırmadır. Farklı Si/Al oranlarına sahip zeolitlerin en önemli özelliği moleküler elek olmalarıdır.Bu çalışmada, doğal zeolit olan klinoptilolitin NaOH ile katı sıvı ekstraksiyonu ultrases uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Yapıdan silisyum ve alüminyum uzaklaştırılarak Si/Al oranları değiştirilmiştir. Merkezi bileşik tasarım yöntemi ile belirlenen koşullarda; sıcaklık (55, 65, 75 oC), NaOH konsantrasyonu (1, 2, 3 M), ultrases gücü (20, 40 ,60 W), ortalama partikül boyutu (29, 49, 69 µm) ve zamanın (20, 30 ,40 dk) klinoptilolitin katı sıvı ekstraksiyonu üzerine etkisi incelenmiştir.Klinoptilolitin yapısal özellikleri XRF ve BET analizi ile belirlenmiştir. Klinoptilolitin katı sıvı ekstraksiyon uygulanmadan önceki ve sonraki halinin termal analizi TGA, DTG, DTA ile incelenmiştir.Elde edilen veriler kullanılarak, klinoptilolitin yapısından uzaklaştırılan silisyum ve alüminyum miktarları ile belirlenen parametreler arasındaki ilişkiyi gösteren model denklemleri geliştirilmiştir. Optimizasyon ile sıcaklık, NaOH konsantrasyonu, ultrases gücü, ortalama partikül boyutu ve zaman için optimum noktalar belirlenmiştir.

Abstract:
Zeolites are hydrated aluminosilicate minerals of a porous structure. They have valuable physicochemical properties such as cation exchange, molecular sieving, catalysis and sorption. There are natural minerals over of 40 such as clinoptilolite, chabasite, analcime and synthetic minerals over of 300 such as Zeolite A, Zeolite X/Y, MFI (ZSM-5) and Zeolite Beta. Main application areas of zeolites are adsorption, ion exchange, catalysis and separation. The most important property of zeolites, that have different Si/Al ratio, is being molecular sieve.In this study, the leaching of clinoptilolite zeolite was carried out with NaOH by ultrasound application. Si/Al ratios were changed by removing silicium and aluminium from the structure. At conditions fixed by central composite design method; the effects of temperature (55, 65, 75 oC), NaOH concentration (1, 2, 3 M), ultrasound power (20, 40, 60 W), mean particle size (29, 49, 69 µm) and time (20, 30, 40 min) on leaching of clinoptilolite were investigated.The structural properties of clinoptilolite were determined by XRF and BET analysis. Thermal analysis of clinoptilolite before and after leaching was examined by TGA, DTG, DTA.By using the experimental results obtained, second order modal equations that indicate the relation between silicium and aluminium amonts leached from clinoptilolite and relevant parameters, were developed. The optimum points for temperature, NaOH concentration, ultrasound power, mean particle size and time were determined by optimization.