CVOCs un katalitik oksidasyon yöntemiyle giderimi için uygun bimetalik nanosol PILCs kataliz sistemlerinin geliştirilmesi
Development and testing of bimetalic nanosol PILCs for abadement of volatile organic emmisions
Yazar: ERHAN KAPLANER
Danışman: PROF. DR. NURGÜN BEŞÜN
Muğla Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Uçucu organik bileşiklerin salımları, gerek endüstriyel olarak gerekse evlerde ve sanayide temizlik amacıyla (klorine olmuş olanlar) çok yaygın kullanıldığından çevresel ve insan sağlığını tehdit eder nitelik kazanmıştır. Çünkü özellikle klorine olmuş uçucu organik bileşiklerin (CVOCs) salımları son derece zehirli ve kanserojen olması yanında ozon tabakasının bozulmasına (küresel ısınma), fotokimyasal sis oluşumuna neden olmaktadır. CVOCs'un yok edilmesinde katalitik oksidasyon yöntemi teknolojik olarak en kullanışlı olandır. Katalitik CVOCs oksidasyon reaksiyonu asit ve redoks merkezleri içerir ve oksidasyonda ürün olarak HCl, Cl2, H2O ve CO2 çıkar. Cl2'un yüksek elektronegatif olması ve HCl-Cl2 ortamında stabilizasyonu gibi problemler nedeniyle kataliz deaktivasyonu söz konusudur ve kataliz sistemlerin çok iyi tasarlanması gerekir.Son zamanlarda kil materyali kullanılarak geliştirilen PILCs (Pillared interlayer Clay) yapıları katalitik materyal olarak tasarım ve sentezlemede ön plana çıkmaktadır. PILCs sistemleri interkalasyon işlemi polioksikatyonlar, mixed metal oksit cluster veya koloidal nanosol partiküller gibi pillar vasıtaları ile gerçekleştirilmektedir. Son zamanlarda koloidal partikül nanosol PILCs in kataliz yüzeyi olarak kullanımları yüksek yüzey alanı ve termal stabiliteleri nedeniyle, diğer PILCs sistemlere alternatif olarak göz önüne alınmıştır.Bu çalışmada nanosol PILCs yapılar katalitik CVOCs oksidasyon reaksiyonundaki problemlere uygun olarak sentezlenmiş ve oksidasyon reaksiyonunda katalitik aktivitesi yüksek geçiş metallerin uygun kombinasyonlarıyla bimetalik giydirme yapılmıştır. CVOCs oksidasyon reaksiyonu koşullarına uygun olarak geliştirilmiş bimetalik nanosol PILCs yapıların katalitik aktivitesi sabit yataklı reaktörde gerçekleştirilmiş oksidasyon reaksiyonunda test edilmiştir. CVOC olarak TCE kullanılmıştır. Geliştirilen bimetalik nanosol PILCs kataliz sistemleri ile CVOC oksidasyon reaksiyonda deaktivasyon olmaksızın düşük sıcaklıklarda yüksek CVOCs dönüşüm (% 83-88) ve yüksek % COx seçimlilik (% 95-98) elde edilerek yapılan çalışma hedefine ulaşmıştır.Anahtar Kelimeler: Nanosol PILCs; Oksidasyon Reaksiyonu; Sabit Yataklı Reaktör; Metal Doplu Kil

Abstract:
Chlorinated volatile organic compounds (CVOCs) constitute a significant fraction of the hazardous air and water pollutants due to their inertness and their widespread application in industry. Their harmful effects for the environment and their carcinogenic properties have led many countries to limit their emissions to the atmosphere. Catalytic oxidation is a viable technology for the abatement of CVOCs. It permits the complete transformation of CVOCs into environmentally harmless compounds such as H2O, CO2 and HCl. Molecular chlorine (Cl2) can attack and deactivate the catalyst due to its high electronegativity. Catalysts have to possess high stability in the presence of Cl2 and HCl.Recently development of PILCs (Pillared Interlayered Clay) structure has been very important in design and synthesize as catalytic materyal. Metal polyoxycations, mixed metal oxide clusters or colloidal nanosol particles (have been used as pillaring agents during the intercalation process of PILCs systems. Using of colloidal particles, nanosol PILCs as catalyst surface, because of their high surface area and high thermal stability, is considered as alternative for other PILCS systems.In this Project, Nanosol PILCs were synthesized appropriately to solve problems in catalytic CVOCs oxidation reactions and was built bimetalic doping by metals, to have high catalytic activity in oxidation reaction. Catalytic activity of bimetalic Nanosol PILCs was tested for the oxidation reaction in a fixed bed reactor. TCE (Trichloroethylene) was used as a model CVOC compound. For catalytic destruction of CVOCs, % 83-88 conversions and 92-95 % COx yield without deactivation were reached at very low temperatures.Keywords: Nanosol PILCs; Oxidation Reaction; Packed Bed Reactor; Tailored Clay