Gördes (Manisa) zeolit ocaklarının kimyasal bileşenlerinin xrf spektrometrik yöntem ile belirlenmesi
Determination of chemical components of zeolite quarries in gördes (Manisa) by xrf spectrometric method
Yazar: SÜMEYYE TOKAT
Danışman: PROF. DR. ŞEREF TURHAN
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Doğal zeolitler, istisnai iyon değişimi, soğurma ve kataliz özelliğine sahip, çevresel ve ekonomik olarak değerli hidratlı alüminosilikat malzemelerdir. Zeolitlerin farklı endüstriyel süreçlerdeki etkinlikleri veya kullanımları, jeolojik oluşumlara göre değişebilen fiziko-kimyasal özelliklerine bağlı olduğundan zeolit ocaklarının elemental dağılımlarının doğru, hızlı ve güvenilir bir şekilde belirlenmesi önemlidir. 

Bu çalışmada, Manisa'nın Gördes ilçesinde bulunan dört farklı zeolit ocağından (ZO1, ZO2, ZO3 ve ZO4) toplanan 81 zeolit örneğinin oksit (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, K2O, CaO, TiO2, MnO, Fe2O3 ve SrO), ağır metal (Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Zr, Cd, Pb, V, Ga, Nb, Ag, Sn, Te, Hf, Ta ve W), nadir toprak elementi (Y, La, Ce, Pr ve Nd), radyoaktif element (Th ve U) ve diğer element (Rb, Sb, I, Cs ve Ba) içerikleri, enerji dağılımlı X-ışını flüoresans spektrometresi kullanılarak analiz edildi. Her bir zeolit ocağı için SiO2/Al2O3 oranları belirlendi ve zeolit örneklerinin pH değerleri ölçüldü. Ayrıca zeolit örneklerinin içerdiği uranyum (U), toryum (Th) ve radyoaktif potasyum (40K) elementlerinden yayınlanan radyasyonun oluşturduğu radyojenik ısı üretimi (RIÜ) hesaplandı. 

Gördes zeoliti, ortalama olarak %75,1 SiO2, %14,1 Al2O3, %3,2 K2O, %2,4 CaO, %1,7 Fe2O3, %1,4 MgO, %1,3 Na2O ve %0,1 TiO2 ana oksitlerini içermektedir. Gördes zeolit örneklerinde ortalama olarak 47,8 mg/kg Pb, 24,8 mg/kg As ve 2,1 mg/kg Cd gibi insan ve çevre sağlığı açısından önemli olan toksik ağır metalleri analiz edildi. Zeolit örneklerinin ortalama toryum ve uranyum içeriği 30,1 mg/kg ve 6,0 mg/kg olarak bulundu. Ortalama SiO2/Al2O3 oranlarına göre ZO1 ocağında orta silika ve ZO2, ZO3 ve ZO4 ocaklarında ise yüksek silika grubuna ait zeolitler bulunmaktadır.  Zeolit örneklerinin RIÜ değerleri, 2,3 µW/m3 – 4,1 µW/m3 aralığında hesaplandı.

Abstract:
Natural zeolites are environmentally and economically valuable hydrated aluminosilicate materials with exceptional ion exchange, absorption, and catalysis properties. Since the effectiveness or use of zeolites in different industrial processes depends on their physical-chemical properties that are tightly connected to their geological deposits, accurate, fast and reliable determination of the elemental distribution of zeolite quarries is important.

In this study, oxide, heavy metal, rare earth, radioactive element and other element contents of 81 zeolite samples collected from four different zeolite quarries in Gördes district of Manisa were analyzed by using energy dispersed X-ray fluorescence spectrometer. SiO2/Al2O3 ratios were determined for each zeolite quarry and pH values of zeolite samples were measured. In addition, radiogenic heat generation (RHG) caused by radiations emitted from uranium (U), thorium (Th) and radioactive potassium (40K) in zeolite samples was calculated.

Gördes zeolite contains main oxides, on average, 75.1% SiO2, 14.1% Al2O3, 3.2% K2O, 2.4% CaO, 1.7% Fe2O3, 1.4% MgO, 1.3% Na2O and %, 0.1 TiO2. In the Gördes zeolite samples, toxic heavy metals important for human and environmental health such as 47.8 mg/kg Pb, 24.8 mg/kg As and 2.1 mg/kg Cd were analyzed. The average thorium and uranium contents of the zeolite samples were found to be 30.1 mg/kg and 6.0 mg/kg, respectively. According to average SiO2/Al2O3 ratios, ZO1 quarry contains middle silica zeolites while ZO2, ZO3 and ZO4 quarries contain high silica group zeolites. RHG values estimated for zeolite samples varied from 2.3 µW/m3 to 4.1 µW/m3.