Sütunlanmış killerin hazırlanması ve bazı fizikokimyasal özeliklerinin belirlenmesi
Preparation of pillared clays and determination of some of their physicochemical properties
Yazar: HÜLYA NOYAN
Danışman: PROF.DR. YÜKSEL SARIKAYA
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
ÖZETDoktora TeziSÜTUNLANMIŞ K LLER N HAZIRLANMASI VEBAZI F Z KOK MYASAL ÖZEL KLER N N BEL RLENMESHÜLYA NOYANAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Anabilim DalıDanışman: Prof. Dr. Yüksel SARIKAYASütunlaştırıcı olarak alüminyum polioksikatyonları (Keggin katyonları),[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+, kullanarak bir seri alüminyum sütunlanmış killerin (Al-SK)hazırlanması ve maksimum gözenekliliğe ve termal kararlılığa sahip SK' ler için optimumhazırlama koşullarının belirlenmesi bu çalışmanın amacıdır. Reşadiye/Tokat yöresindensağlanan bentonit dekantasyonla saflaştırılmış ve sodyumca zengin simektit (NaS) eldeedilmiştir. Bu NaS temel materyal olarak kullanılmıştır. Orijinal bentonit ve NaS' inkarakterizasyonu kimyasal analiz (KA), partikül boyut dağılımı (PBD), taramalı elektronmikroskobu (SEM), diferansiyel termal analiz (DTA), termogravimetrik analiz (TGA), X-ışınları difraksiyonu (XRD) ve katyon değiştirme kapasitesi (KDK) teknikleri ile yapılmıştır.SK' lerin bazı fizikokimyasal özeliklerini belirlemek için, sırasıyla OH-/Al3+ molar oranı (2,0;2,2; 2,5), simektitin KDK' nin katlarına (0,5; 1; 2; 5; 10) eşdeğer miktarda eklenen kegginkatyonu miktarı, kalsinasyon sıcaklığı (100, 200, â¦, 900OC) ve süspansiyondaki simektit içeriği(kütlece %1, %5) parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Bu parametrelere göre hazırlananörnekler havada kurutulmuş ve sonra 500OC' da kalsine edilmiştir. Orijinal bentonit, NaS veSK' ler XRD, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon ve bütilaminin siklohekzandaki çözeltisindenadsorpsiyonu teknikleri ile incelenmiştir. Örneklerin tabaka kalınlığı, d(001), spesifik yüzeyalanı (S), spesifik mikro-mezogözenek hacmi (V), mezogözenek boyut dağılımı (MGBD),yüzey asitliği (nm) ve asitlik gücü (K) belirlenmiştir. Bu çalışmanın ayrıntılı sonuçlarıgöstermiştir ki Al(2,2)2 olarak kodlanmış optimum Al-SK %1' lik kil süspansiyonu, OH-/Al3+molar oranı 2,2, KDK' nin 2 katı keggin katyonu ilavesiyle ve havada kurutma şartlarındahazırlanmıştır. Al(2,2)2 örneğinin 400-500OC' a kadar termal kararlı olduğu bulunmuştur. BuAl(2,2)2-500 olarak kodlanmıştır. Bu optimum örnek DTA-TGA ve Fourier transform infraredspektroskopisi (FTIR) ile incelenmiştir. NaS' in Al(2,2)2-500' e dönüştürülmesi ilefizikokimyasal özeliklerin değişimi aşağıdaki gibi; d(001)/nm =1.186' den 1.852' ye, S/m2g-1=27.4' den 191' e, V/cm3g-1=0.070' den 0.156' ya, nm/molg-1=5.5x10-4' den 10.26x10-4'a veK=592' den 2785' e verilmiştir. Sonuç olarak, sütunlaşma ile S, V, nm ve K değerleri sırasıylayaklaşık olarak 7, 2,2; 1,9 ve 4,7 kat artmıştır. Al(2,2)2-500 örneğinin katalizör ve katalizördesteği olarak kimya endüstrisinde kullanılabileceği kanısına varılmıştır.2007, 154 sayfaAnahtar Kelimeler: Bentonit, simektit, alüminyum polioksikatyon, sütunlanmış kil, yüzeyalanı, gözenek hacmi, adsorplama özelikleri, gözenek boyut dağılımı, yüzey asitliği, termalkararlılıki

Abstract:
ABSTRACTPh.D. ThesisPREPARATION OF PILLARED CLAYS AND DETERMINATION OF SOME OF THEIRPHYSICOCHEMICAL PROPERTIESHÜLYA NOYANAnkara UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of ChemistrySupervisor: Prof. Dr. Yüksel SARIKAYAThe purpose of this study is to prepare a series of aluminum pillared clays (Al-PILCs) by usingaluminum polyoxocations (Keggin Cations) as a pillaring agent, [Al13O4(OH)24(H2O)12]7+, andto determine optimum preparing conditions for PILCs possessing the maximum porosity andthermal stability. The bentonite supplied from Reşadiye/Tokat region was purified bydecantation and a sodium rich smectite (NaS) was obtained. This NaS was used as a primarymaterial. The characterizations of original bentonite and NaS were performed by chemicalanalysis (KA), particle size distribution (PSD), scanning electron microscopy (SEM),differential thermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction(XRD) and cation exchange capacity (CEC) techniques. To determine some of thephysicochemical properties of the PILCs, the effect of OH-/Al3+ molar ratio (2.0, 2.2, 2.5), theamount of added keggin cation equivalent to CEC-fold (0.5, 1, 2, 5, 10) of smectite, calcinationtemperature (100, 200, â¦, 900OC), and smectite content in suspension (1%, 5% by mass)parameters were investigated. The samples prepared with respect to these parameters were air-dried and than calcinated at 500OC. The original bentonite, NaS and PILCs were examined byXRD, N2 adsorption-desorption, and butylamine adsorption from the solution in cyclohexanetechniques. The basal spacing, d(001), specific surface area (S), specific micro-mesoporevolume (V), mesopore size distribution (PSD), surface acidity (nm), and acidity strength (K) ofthe samples were determined. The overall results of this study demonstrate that optimum Al-PILC, coded Al(2,2)2, was prepared with 1% clay suspension, OH-/Al3+ molar ratio 2,2, addedkeggin cation 2-fold of CEC and air-dried conditions. It was found that Al(2,2)2 sample wasthermal stable up to 400-500OC. It was coded as Al(2,2)2-500. This optimum sample wasexamined by DTA-TGA and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The change ofphysicochemical properties by converting of the NaS to the Al(2,2)2-500 were given as below;from d(001)/nm =1.186 to 1.852, from S/m2g-1=27.4 to 191, from V/cm3g-1=0.070 to 0.156,from nm/molg-1=5.5x10-4 to 10.26x10-4, and from K=592 to 2785. In conclusion, by pillaring,the S, V, nm and K values increased approximately 7, 2.2, 1.9, and 4.7-fold, respectively. It wasseen that A(2,2)2-500 sample would be used as a catalyst and catalyst support in chemicalindustry.2007, 154 pagesKey Words: Bentonite, smectite, aluminum polyoxocation, pillared clay, surface area, porevolume, adsorptive properties, pore size distribution, surface acidity, thermal stabilityii