Termik santral uçucu küllerinden sentetik zeolit elde edilmesi ve çevresel uygulamalarda kullanılması

TERMİK SANTRAL UÇUCU KÜLLERİNDEN SENTETİK ZEOLİT ELDE EDİLMESİ VE ÇEVRESEL UYGULAMALARDA KULLANILMASI Çağdaş ÖNEREN OZ Ülkemizde elektrik enerjisi ihtiyacının yaklaşık %33'lük önemli bir bölümü kömürle çalışan termik santrallardan karşılanmaktadır. Bu tür termik santrallarda oluşabilecek çevresel sorunlardan biri düşük kalorili ve yüksek kül içeriğine sahip kömürlerin yakıt olarak kullanılması nedeniyle büyük miktarlara ulaşan (yaklaşık yılda 19 milyon ton) katı atıklardır. Kömüre dayalı termik santral katı atıkları içinde %80 gibi önemli bir orana sahip uçucu küller kimyasal ve mineralojik özellikleri nedeni ile birçok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, oldukça uygun kimyasal bileşime sahip uçucu küllerden sentetik zeolit üretim çalışmaları yapılmış ve elde edilen ürünlerin çevresel uygulamalarda kullanılabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla 9 adet termik santralın 12 ünitesinden (Çayırhan, Seyitömer, Tunçbilek A3, Tunçbilek B4-5, Orhaneli, Soma A, Soma B1-4, Soma B5-6, Yatağan, Yeniköy, Afşin Elbistan, Kangal) alınmış uçucu kül örnekleri kullanılmıştır. Sentetik zeolit elde etmede 2 yöntem bulunmaktadır. Bunlardan birincisi Si ve Al içeren kimyasal malzemelerin alkali metallerle birlikte yakılarak gerçekleştirilen füzyon reaksiyonu, ikinci yöntem ise başlangıç materyalinin alkali çözeltiler ile belirli bir sıcaklıkta hidrotermal reaksiyona tabi tutulmasıdır. Daha önceki çalışmalarda iyi sonuçlar verdiğinden bu çalışma kapsamında da bu yöntemler ardışıklı olarak uygulanmıştır. Uçucu küllerden sentetik zeolit oluşumunun gerçekleştirilmesinde yaygın olarak kullanılan alkali malzeme olan NaOH'ın yanında KOH'in de zeolit oluşumuna etkisi incelenmiştir. Ayrıca uçucu kül örnekleri içerisindeki yanmamış karbonun sentetik zeolit oluşumuna etkisini incelemek amacıyla orijinal uçucu kül örneklerinin ateşte kayıp çalışmaları sonucu elde edilen uçucu kül örnekleri üzerinde de sentetik zeolit elde etme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu şekilde 4 set olarak zeolit ürünleri elde edilmiştir. Bu çalışma sonucunda elde edilen ürünler üzerinde zeolit minerali varlığını tespit amacıyla su buharı adsorpsiyonu çalışmaları yapılmıştır. Ateşte kayıp sonucu elde edilen uçucu kül örneklerinden oluşturulan zeolit ürünlerinin daha düşük su buharı adsorpsiyonu değerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Orijinal uçucu küllerden NaOH kullanılarak elde edilen zeolit ürünleri KOH ile oluşturulanlara göre daha yüksek su buharı adsorpsiyon yüzdesi vermiştir. Elde edilen zeolit ürünlerinin çevresel uygulamalarda kullanılabilirliğinin araştırılması amacıyla Pb, Cu, Cr, Fe ve Zn elementleri ile hazırlanan sentetik atıksu ile ağır metal giderim çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla 10, 20 ve 50 ppm'lik başlangıç konsantrasyonlarında ağır metal içeren sentetik atıksu, zeolit ürünleri kullanılarak 1, 2 ve 24 saatlik kontakt sürelerinde kesikli çalışmalar ile arıtılmaya çalışılmıştır. NaOH kullanılarak elde edilen zeolit ürünlerinde Cr hariç diğer elementler için %90'ın üzerinde giderim verimi tespit edilmiştir. KOH ile üretilen zeolit örneklerinde ise daha sınırlı düzeyde ağır metal giderimi gerçekleşmiştir.