Silika aerojel sentezinde farklı katalizör kullanımının etkisi ve adsorbsiyon kapasitesinin belirlenmesi
The effect of different catalyst usage in silica aerogical synthesis and determination of adsorbtion capacity
Yazar: AYŞE ENES
Danışman: PROF. DR. HABİBE CANAN CABBAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Gözenekli malzemeler günümüzde birçok alanda kullanılmaktadır. Gözenekli maddelerin bir türü olan aerojeller; gözenekler içerisinde bulunan sıvının hava ile yer değiştirilmiş olduğu genellikle şeffaf olan katı maddelerdir. Aerojellerin, organik aerojel ve inorganik aerojel gibi türleri bulunmakla birlikte, inorganik gruba dahil olan silika aerojel sağladığı birçok nitelikli özellikten dolayı en yaygın kullanılan aerojel türüdür. Bu çalışmada, farklı katalizör kullanımının hidrofobik silika aerojel sentezine etkisi incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmada, sol-jel yöntemiyle hidrofobik silika aerojel sentezinin ilk aşamasında silika kaynağı öncül maddesi olarak tetraetilortosilikat (TEOS) kullanılarak, HCI katalizörü sabit tutulup, farklı baz katalizörler; NH4OH, KOH, NaOH kullanılmıştır. Deneysel basamağın bu kısmında en yüksek yüzey alanı HCl-KOH asit baz çifti olarak elde edilmiştir. Yapılan diğer çalışmada ise sentezlenen hidrofobik silika aerojellere farklı oranlarda genişletilmiş grafit ilave edilerek kompozit silika aerojel elde edilmiştir. Elde edilen silika aerojellere metilen mavisi adsorpsiyonunda; pH, başlangıç metilen mavisi derişimi, sıcaklık etkileri incelenmiştir. Deneysel sonuçlar; Langmuir, Freundlich ve Temkin adsorpsiyon izotermlerine uygulanmıştır. İzotermlerin Langmuire uyduğu görülmüştür. Farklı sıcaklıklarda elde edilen izoterm verileri termodinamik denklemlere uygulanmıştır ve (ΔH, ΔS ve ΔG) gibi termodinamik parametreler sırasıyla; 25,4 kj/mol, 78,3 j/mol K, ΔG (30,40,50 0C) için sırasıyla -1,89; -0,37 ve -0,36 kj/mol olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Porous materials are used in many fields today. Aerogels, a type of porous material, are generally transparent solids in which the liquid in the pores is replaced with air. Aerogels, although there are species such as organic aerogel and inorganic aerogel, silica aerogel, which is included in the inorganic group, is the most widely used aerogel type due to its many qualified properties. In this study, the effect of different catalyst usage on hydrophobic silica airgel synthesis was investigated. In the experimental study, in the first stage of hydrophobic silica aerogel synthesis by sol-gel method, tetraethylorthosilicate (TEOS) was used as the precursor of silica source. NH4OH, KOH, NaOH were used. In this part of the experimental step, the highest surface area was obtained as HCl-KOH acid base pair. In the other study, composite silica aerogel was obtained by adding expanded graphite in different ratios to the synthesized hydrophobic silica aerogels. The obtained silica was adsorbed to aerogels in methylene blue; pH, initial methylene blue concentration, temperature effects were investigated. Experimental results; Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption isotherms. The isotherms were found to confirm to Langmuire. Isotherm data obtained at different temperatures were applied to thermodynamic equations and thermodynamic parameters such as (ΔH, ΔS and ΔG); 25.4 kj / mol, 78.3 j / mol N, -1.89, -0.37 and -0.36 kj / mol for ΔG (30,40,50 0C) respectively.