İçme suyu arıtma çamuru ve yumurta kabuğundan ısı yalıtım tuğlası üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of thermal insulation bricks from drinking water treatment sludge and eggshells
Yazar: GİZEM BAKIROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ALİ YARAŞ
Bartın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Endüstriyel atıklar = Industrial wastes ; Isı yalıtımı = Heat insulation ; Katı atıklar = Solid wastes ; Termal iletkenlik = Thermal conductivity ; İçme suyu arıtma = Drinking water treatment

Özet:
Doğal kaynakların tüketiminin artması ve çeşitli endüstriyel/evsel atıkların açığa çıkması çevre sorunlarını beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında, tuğla üretimi için endüstriyel bir atık olan içme suyu arıtma çamuru kile alternatif olarak ve yumurta kabuğu da gözenek yapıcı ajan olarak kullanıldı. Yumurta kabuğu farklı oranlarda (%0, %5, %10, %15, %20 ve %25) içme suyu arıtma çamuruna katkılanarak yarı-kuru yöntemle tuğla karışımları hazırlandı. Hazırlanan karışımlar hidrolik bir pres yardımıyla preslendi, oda sıcaklığında kurutuldu ve sonrasında kalıplanmış numuneler 900˚C, 1000˚C ve 1100˚C'de 2 saat boyunca pişirme işlemine tabi tutuldu. Pişirilen tuğla numunelerinin kızdırma kaybı, görünür gözeneklilik, bulk yoğunluk, su emme, basınç dayanımı ve termal iletkenlik özellikleri belirlendi. Pişirme sıcaklığının ve yumurta kabuğu içeriğinin artışına bağlı olarak görünür gözeneklilik ve su emme değerleri artarken bulk yoğunluk değerlerinde azalma gözlendi. Tuğlaların basınç dayanımları 14.7 MPa ile 28.9 MPa aralığında değişim gösterdi ve yumurta kabuğu içeriğinin artması basınç dayanımında azalmaya neden oldu. Bunun yanı sıra, pişirme sıcaklığının 900˚C'den 1100˚C'ye çıkmasıyla basınç dayanımında artış meydana geldi. Basınç dayanımı açısından üretilen tuğlalar tüm yumurta kabuğu katkı oranları ve pişirme sıcaklıkları için standart gerekliliklerini karşılamaktadır. Termal iletkenlik değerleri ise 0.961 W/mK ile 0.615 W/mK aralığında değişim gösterdi. En düşük termal iletkenlik değerine (0.615 W/mK) 900˚C pişirme sıcaklığında ve %25 yumurta kabuğu içeriğine sahip tuğlada ulaşıldı.  Sonuçlar, pişirme sıcaklığı ve yumurta kabuğu katkı oranının üretilen tuğlaların fiziksel, mekanik ve termal özelikleri üzerinde etkili olduğunu ortaya koymaktadır. Deneysel verilere göre, tuğla üretiminde içme suyu arıtma çamurunun kile alternatif olarak kullanılabileceği ve yumurta kabuğunun da gözenek yapıcı olarak değerlendirilebileceği söylenebilir.

Abstract:
Increasing consumption of natural resources and the release of various industrial/domestic wastes lead to environmental problems. In this thesis study, drinking water treatment sludge, an industrial waste for brick production, was used as an alternative to clay and eggshell was utilized as a pore-forming agent. Egg shells were incorporated to drinking water treatment sludge at different rates (0%, 5%, 10%, 15%, 20% and 25%) to prepare brick mixtures using the semi-dry method. The prepared mixtures were pressed with the help of a hydraulic press, dried at room temperature, and then the molded specimens were subjected to firing at 900˚C, 1000˚C and 1100˚C for 2 hours. Loss on ignition, apparent porosity, bulk density, water absorption, compressive strength and thermal conductivity properties of the fired brick specimens were determined. As the firing temperature and eggshell content increased, apparent porosity and water absorption values increased, while bulk density values declined. Compressive strength of bricks ranged from 14.7 MPa to 28.9 MPa, and it decreased as the eggshell content increased. In addition, there was an increase in compressive strength as the firing temperature increased from 900˚C to 1100˚C. In terms of compressive strength, the produced bricks meet the standard requirements for all eggshell additive ratios and firing temperatures. Thermal conductivity values varied between 0.961 W/mK and 0.615 W/mK. The lowest thermal conductivity value (0.615 W/mK) was reached in the brick with a firing temperature of 900˚C and 25% eggshell content. The results reveal that firing temperature and eggshell additive ratio are effective on the physical, mechanical and thermal properties of the produced bricks. According to experimental data, it is possible to employ eggshell as a pore-forming and drinking water treatment sludge as a clay substitute in brick production.