Buğday ve pirinç kabuğu külünden magnezyum silikat üretimi ve adsorpsiyon performansının incelenmesi
Magnesium silicate production from wheat husk and rice hull ash and investigation of adsoprtion performance
Yazar: PINAR TERZİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SEVİL YÜCEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Buğday = Wheat ; Pirinç kabuğu = Rice hull

Özet:
Sentetik magnezyum silikat, endüstriyel işlemler ve analitik yöntemler olmak üzere iki temel kullanım alanına sahiptir. Magnezyum silikat, adsorban olarak kızartma yağlarının ve atık kızartma yağlarından elde biyodizelin saflaştırılmasında verimli bir şekilde kullanımının yanı sıra endüstride çoğunlukla dolgu malzemesi, antistatik madde ve kekleşme önleyici olarak kullanılmaktadır. Magnezyum silikatlar steroidlerin ve hormonların izolasyonu, antibiyotiklerin izolasyonu, vitamin belirleme gibi analitik yöntemlerde de kullanılmaktadır.Sentetik magnezyum silikat, kuartz kumunun çok yüksek sıcaklıklarda ergitme fırınında kalsiyum karbonatla reaksiyona sokulması sonucu elde edilen sodyum silikat çözeltisinin magnezyum tuzları ile reaksiyonu sonucu oluşur. Bu çalışmada ise yüksek enerji gerektiren bu işlemin yerine silis kaynağı olarak tarımsal atıklardan ilk kez buğday kabuğu külü kullanılmıştır. Öncelikle buğday kabuğu 400-1000 °C aralığında yakılarak bu sıcaklıklarda elde edilen buğday kabuğu külünün karakterizasyonu yapılmıştır. Sıcaklığın buğday külünün kristal yapısı ve bileşimine olan etkileri ilk kez çalışmamızda belirlenmiştir. Deneyler sonucunda silika içeriği % 43.22 olan 600 °C de 5 saat süre ile yakılan amorf yapıdaki külden sıcakta 1 saat süre ile sodyum hidroksit çözeltisi ile silis ekstraksiyonu yapılmıştır. Ele geçen sodyum silikat çözeltisinin magnezyum tuzları ile reaksiyonu sonucu magnezyum silikat elde edilmiştir. Magnezyum silikat eldesinde besleme hızının (0,6 ml/dak, 35 ml/dak,70 ml/dak), magnezyum tuzu cinsinin (MgCl2.6H2O ve MgSO4.7H2O), sıcaklığın (25°C ve 50°C) ve yıkamanın ürün magnezyum silikatın fiziksel, kimyasal ve yüzey özelliklerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca pirinç kabuğu ile elde edilen magnezyum silikat ile buğday kabuğundan elde edilen silikatların özellikleri karşılaştırılmıştır. Çalışmanın diğer bölümünde ise elde edilen magnezyum silikatların kızartma yağındaki polar maddeleri adsorplama kapasitesi incelenmiştir.Deneysel çalışmada besleme hızının elde edilen magnezyum silikatın kimyasal bileşimine etki etmediği ancak yüzey özelliklerini değiştirdiği gözlemlenmiştir. Magnezyum silikat eldesinde 25°C' de gerçekleştirilen üretimler daha iyi sonuç vermiştir. Buğday kabuğu külü kullanılarak gerçekleştirilecek üretim için en iyi koşul 25°C ve 35 ml/dak besleme hızı olarak belirlenmiştir. Üretim için en iyi reaktanın MgCl2.6H2O olduğu görülmüştür. Su ile yıkamanın ardından ayrıca aseton ile yıkamanın yüzey alanın % 55.15 azalttığı görülmüştür. Pirinç kabuğu külü kullanılarak elde edilen magnezyum silikatın özelliklerinin ve adsorpsiyon kapasitesinin daha iyi olduğu bulunmuştur.

Abstract:
Synthetic magnesium silicate, have two main uses as industrial processes and analytical methods. Magnesium silicate is used as an adsorbent for purification of waste frying oil and the biodiesel obtained from waste frying oil. As well as the efficient use of it in these areas it is often used in industry as filling material, antistatic material and anti-caking agent. magnesium silicates are also used in analytical methods such as isolation of steroids and hormones, isolation of antibiotics, determination of vitamins.Synthetic magnesium silicate, is formed by reaction of solutıon of magnesium salts with sodium silicate, which is obtained from the reaction of quartz sand with calcium carbonate in melting furnace at very high temperatures. In this study, wheat husk ash have been used as a source of silica for magnesium silicate production dor the first time instead of high energy required method. Primarily, various wheat husk ash was obtained by burning wheat husk at different temperatures in the range of 400-1000 °C and then characterization of the obtained ash was made. The effect of temperature on the crystal structure and composition of wheat was determined for the first time in our study. As a result of experiments silica was extracted by boiling ash, that has amorph structure, contains 43.22 % silica and was obtained by burning at 600 °C for 5 hours, with sodium hydroxide solution in an hour. Magnesium silicate was obtained as a result of the reaction of obtained sodium silicate solution and solution of magnesium silicate salts. The effects of feeding rate (0,6 ml/dak, 35 ml/dak,70 ml/dak), type of magnesium silicate salt (MgCl2.6H2O ve MgSO4.7H2O), temperature (25°C ve 50°C), and washing on product magnesium silicate?s physical chemical and surface structures was investigated. The properties of magnesium silicate were compared which was obtained from rice hull ash and wheat husk ash. In another part of the study, the waste frying oil adsorption performance of magnesium silicates that are obtained were investigated.In the experimental study it was observed that feeding rate did not affect the chemical composition of magnesium silicate, but change surface properties of magnesium silicate. The production at 25°C gave better results. The best condition for productıon by using wheat husk ash is determinated as 25°C ve 35 ml/dak feeding rate. MgCl2.6H2O was found as the best reactant for productıon. It was seen that the surface area 55.15 % get smaller by washing with acetone after water The properties and adsorption capacity of magnesium silicate that was obtained by using rice hull ash was found better.