Yeni geliştirilen co2 tutan organik sıvıların absorpsiyon ve ultrasonik desorpsiyon performanslarının incelenmesi
The investigation of absorption and ultrasound-assisted desorption of  carbon dioxide from novel co2 binding organic liquids
Yazar: YASEMİN KELEŞ YAVUZ
Danışman: PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Ultrasonik teknoloji = Ultrasonic technology

Özet:
İklim değişikliği, 21. yüzyılda insanlığın en büyük problemlerinin başında gelir. Ekosistemler, insan sağlığı, ve başka birçok sosyo-ekonomik probleme yol açacağından dolayı son yıllarda uluslararası gündemde ele alınmaya başlanmıştır. İklim değişikliğine sebep olan sera gazlarından en büyük paya sahip CO2'yi yakalamak ve depolamak çözülecek zorlu problemlerin başında gelmeye başlamıştır. Günümüzdeki kısıtlı kaynaklarımızdan dolayı çok enerji harcayan olgun teknolojilerin yerine yeni, daha az enerji harcayan alternatif çözümler aramak gerekmektedir.
Bu yenilikçi çözümlerden bir tanesi organik baz ve iyonik sıvı kullanarak sulu amin çözeltilerine göre daha az enerji harcayarak absorpsiyon yapmaktır. İkinci bir yenilik ise ultrasonik su banyosu kullanarak daha kısa sürede ve daha düşük sıcaklıkta desorpsiyon yaparak enerji tasarrufuna katkı sağlamaktır. Bu sebeple bu tez çalışmasında DBN, TBD ve BTMG organik bazları kullanılmış ve çözücü olarak da 1-Hekzanol, 1-Propanol ve 1-Bütanol kullanılarak organik bazlı iyonik çözeltiler hazırlanmıştır.
Özel olarak tasarlanmış gaz-sıvı temas reaktöründe 30°C sıcaklıkta absorpsiyon gerçekleştirilmiş ve elde edilen verilerle çözeltilerin CO2 tutma kapasiteleri ve başlangıç absorpsiyon hızları hesaplanmıştır. Absorpsiyon işlemi ardından ultrasonik su banyosunu farklı güçlerde (%60, %80, %100) ve sıcaklıklarda (60°C, 70°C, 80°C) çalıştırarak desorpsiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Desorpsiyon işleminin sonucunda elde edilen verilerle çözeltilerin CO2 desorplama kapasiteleri ve desorpsiyon süreleri incelenmiştir. Çözeltilerin tekrarlanabilirliklerinin ölçülebilmesi için bu işlemler 5'er kez tekrarlanmıştır. 
Deneylerin sonucunda DBN bazlı sistemlerin diğerlerine oranla daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Tüm bazların 1-Hekzanol ile kütlece %10'luk çözeltileri karşılaştırıldığında DBN, TBD ve BTMG bazlarının CO2 absorpsiyon kapasiteleri sırasıyla; 0,0287 mol, 0,0179 mol ve 0,0149 mol olarak bulunmuştur. Çözeltilerin tekrarlanabilirlikleri için olası performans kayıpları tartışılmıştır. Ultrasonik desorpsiyon işleminin desorpsiyon süresini kısalttığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, hem organik bazlı iyonik sıvı hem de ultrasonik su banyosu kullanımı ile 100°C'nin altında desorpsiyon işlemi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Desorpsiyon işleminde ise kendi içinde su banyosu farklı güç ve sıcaklık değerlerinde çalıştırıldığındaki durumda oluşan performans değişimleri değerlendirilmiştir. Ultrasonik banyo 80°C sıcaklık ve %100 güçte çalıştırıldığında diğer koşullara göre daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Climate change is one of the biggest problems of humanity in the 21st century, and this situation has been considered in the international agenda in recent years as it may lead to human health, especially ecosystems, and many other socio-economic problems. Capturing and storing CO2, which has the largest share of greenhouse gases that cause climate change, is one of the most challenging problems to solve. It is necessary to look for new, less energy consuming alternative solutions instead of mature technologies that consume a lot of energy due to our limited resources.
One of these innovative solutions is to make the absorption by using organic base and ionic liquid, which use less energy than aqueous amine solutions. A second innovation is to contribute to energy savings by desorption at a lower temperature and in less time by using an ultrasonic water bath. For this reason, DBN, TBD and BTMG organic bases were used in this thesis and organic based ionic solutions were prepared by using 1-Hexanol, 1-Propanol and 1-Butanol as the solvent.
In the specially designed gas-liquid contact reactor, absorption was carried out at 30 °C and the CO2 absorption capacity and initial absorption rates of the solutions were calculated with the data obtained. Desorption was carried out by running the ultrasonic water bath at different powers (60%, 80%, 100%) and temperatures (60 °C, 70 °C, 80 °C). The data obtained as a result of the desorption process were analyzed for CO2 desroption capacity and desorption time of the solutions. These processes were repeated 5 times to measure the repeatability of the solutions.
As a result of the experiments, it has been observed that DBN based systems are more successful than the others. When 1-Hexanol and 10% by mass solutions of all bases are compared, the CO2 absorption capacities of DBN, TBD and BTMG bases are as follows; 0.0287 mol, 0.0179 mol and 0.0149 mol. Possible performance losses for the reproducibility of the solutions are discussed. It was concluded that the ultrasonic desorption process shortened the desorption time. In addition, desorption below 100 °C has been successfully performed with the use of both an organic-based ionic liquid and an ultrasonic water bath. In the desorption process, the performance changes that occur when the water bath is operated at different power and temperature values are evaluated. It has been observed that the ultrasonic bath is more successful than other conditions when it is operated at 80 °C and 100% power.