Termal sulardan zenginleştirilerek nano silisin elde edilmesi
Obtaining nano silica by enriching from thermal waters
Yazar: OSMAN FEVZİ YAMAN
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMED FATİH CAN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı / Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada Afyonkarahisar bölgesine ait jeotermal sulardan elektrokoagülasyon yöntemini kullanarak nano silis elde etmek üzere çalışmıştır. Yapılan bu çalışmada AFJET Y260 termal su kuyusuna bağlı dönüş suyundan alınan su numuneleri kullanılmış olup mevcut suyun kimyasal özelliklerini, pH ve sıcaklık değerlerinde değişiklik yapmadan deneyler yapılmıştır.

Deney setinde anot ve katoda sırasıyla demir elektrot çubuklar ve demir elektrot plaka bağlanmıştır. Bu esnada tüm deneyler boyunca değişik akım yoğunlukları ve sistemi beslemek için değişik pompa hızları kullanılmıştır. İlk etap demir elektrot çubuklar ve plaka bulunan deney setinin davranışlarını karakterize etmek NaCl ilave edilen saf suyla deneyler yapılmıştır. Sonraki aşamada elektrokoagülasyon düzeneği 30 dk boyunca dışarıdan sürekli termal suyla beslenmiş yani açık çevrim deneyleri yapılmıştır. Diğer bir aşamada ise 30 dk süren deneyler iki aşamaya bölünmüş ilk 15 dk açık çevrim sonraki 15 dk'da elektrokoagülasyon yapılan su tekrar deney setine basılarak tohumlama (CEED) yapılmıştır. Bütün bu çalışmalarda amaç nano silis elde etmek için yapılacak nihasi son deneylerde kullanılmak için doğru akım değeri ve doğru pompa hızı seçmekti.

Elektrokoagülasyon işlemlerinden sonra elde edilen termal sular filtreleme işlemlerine tabi tutulmuştur. Elde edilen katıların miktarları tartılmış sonrasında lamel üzerine filtrelenen katılar dökülüp, saf suyla açılıp, lamel üzerine homojen dağılım yapılarak optik mikroskopta incelenmiştir. 

Nihai en son nano silis elde etme deneylerinde seçilen üç elektrik akım ve pompa hızlarında kapalı çevrim termal su deneyleri ve silan ilaveli kapalı çevrim termal su deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerde tohumla yapılan kapalı çevrim deneylerle laboratuvar ortamında elde silan kapalı devre çalıştırılarak elektrokoagülasyon yapılmıştır. Son olarak yine filtreleme, tutulan katı malzemelerim tartımı ve tane dağılımlarını incelemek için SEM ve EDX analizleri yapılmıştır. Kapalı çevrim termal su deneylerinin sonuçlarıyla silan içeren kapalı çevrim deney sonuçlarına SEM'de tane dağılımlarına, elde edilen ürünün tane boyutuna ve EDX'te tutulan katı malzeme türleri ve oranlarına bakılmıştır.

Abstract:
In this study, electrocoagulation method was used to obtain nano silica from geothermal waters belonging to the Afyonkarahisar region. Water samples taken from the return water connected to the AFJET Y260 thermal water well were used in the study, and experiments were conducted without altering the chemical properties, pH, and temperature values of the existing water.

In the experimental setup, iron electrode rods and an iron electrode plate were connected as anode and cathode, respectively. Different current densities and pump speeds were used to feed the system during the experiments. In the initial stage, experiments were conducted with pure water supplemented with NaCl to characterize the behavior of the experimental setup containing iron electrode rods and plates. In the next stage, the electrocoagulation system was continuously fed with thermal water from outside for 30 minutes, which means open-circuit experiments were performed. In another stage, the 30-minute experiments were divided into two stages: the first 15 minutes were open-circuit, and in the following 15 minutes, the water subjected to electrocoagulation was fed back into the experimental setup for seeding (CEED). The aim of all these studies was to select the correct current value and pump speed for the final experiments to obtain nano silica.

The thermal waters obtained after the electrocoagulation processes were subjected to filtration processes. The quantities of the obtained solids were weighed, and then the filtered solids were poured onto a slide, rinsed with distilled water, and uniformly distributed on the slide for examination under an optical microscope.

In the final experiments to obtain nano silica, closed-loop thermal water experiments and closed-loop thermal water experiments with silane addition were conducted at three selected electric current and pump speed values. In these experiments, closed-loop experiments with seeding were conducted by operating the silane-containing closed-loop electrocoagulation in the laboratory environment. Finally, SEM and EDX analyses were performed to examine the filtered solids, their weights, and particle distributions. The results of the closed-loop thermal water experiments were compared with the results of the closed-loop experiments with silane in terms of particle distributions in SEM, particle size of the obtained product, and the types and ratios of the retained solid materials in EDX analysis.