Transcript ADSORBENT NEDİR? HANGİ ÖZELLİKLERE SAHİPTİR

ADSORBENT NEDİR?
HANGİ ÖZELLİKLERE SAHİPTİR?
ENDÜSTRİDE KULLANILAN
ADSORBENTLER ve BUNLARIN
ÖZELLİKLERİ NELERDİR?
Hazırlayanlar:
Mehmet Polat KORA
Mert Olgun KARATAŞ
ADSORPSİYON NEDİR?
Adsorpsiyon, akışkan fazda çözünmüş haldeki belirli
bileşenlerin bir katı adsorbent yüzeyine tutunmasına dayanan
ve faz yüzeyinde görülen yüze tutunma olayıdır .
Adsorpsiyon işleminde adsorplanan türlere yani yüzeye
tutunan maddelere adsorban denir.
Yüzeyinde adsorpsiyon gerçekleşen madde ise
adsorbenttir.Diğer bir anlamıyla tutan maddedir.
Adsorpsiyon işleminin ilerleyişi, adsorban ve adsorbentin
etkileşimine ve oluşturdukları sistemin özelliklerine bağlıdır.
Farklı kimyasal yapıdaki maddeler farklı adsorpsiyon
özellikleri gösterirler
ADSORBENTLERİN ÖZELLİKLERİ
*
*
*
*
*
*
*
*
Zehirsiz olmalı
Çevre için zararsız olmalı
Ucuz ve kolay elde edilebilir olmalı
Adsorbanlarla etkileşime girebilecek fonksiyonel gruplar
bulundurmalı
İyi bir adsorbentin temel özelliği birim kütle başına geniş
yüzey alanına sahip olmasıdır.
Suda çözünmemeli
Kolayca geri kazanılabilmeli
Bilimsel olarak kullanılması kabul edilmiş olmalı
ADSORBENT ÇEŞİTLERİ
Adsorbentler iki çeşittirler.Bunlar:
1) Doğal Adsorbentler ( kitosan,zeolit,kil,selüloz )
2) Yapay Adsorbentler ( aktif karbon,silika jeller )
Yapay adsorbentlerde tarımsal adsorbentler ve
endüstriyel adsorbentler olmak üzere ikiye ayrılır.
DOĞAL ADSORBENTLER
*
*
Kolay elde edilebilen maddelerdir
Önişlem gerektirmeyen ve üretimi kolay adsorbent
türüdür
* Maliyeti azdır bu yüzden daha çok tercih edilirler
* Çok fazla atık çıkarmazlar bu nedenle çevreye
zararı azdır
* Dezavantajı her materyale uygulanamayışıdır
YAPAY ADSORBENTLER
*
*
*
*
*
*
Fabrikalarda üretilen maddelerdir.
Üretimi zordur.
Maliyeti yüksektir.
Zehirli olabilirler.
Sağlığa zararlı olabilirler.
Avantajı istenilen özellikte olusturulabilirler.
Doğal Adsorbent Çeşitleri
PERLİT
Perlit, doğal olarak oluşan silis esaslı volkanik kayaçlara verilen bir
isimdir.
Perliti diğer volkanik camlardan ayıran en önemli özellik ise yumuşama
sıcaklığı civarında ısıtıldığı zaman orjinal hacminin dört ile yirmidört
katına çıkabilmesidir. Bu genleşme ham perlitte % 2- 4 arasında bulunan
özsuya (Kristal su ) bağlıdır.
Perlit 870 derece üzerinden hızlı bir şekilde ısıtıldığı zaman
bünyesindeki özsuyun buharlaşması ile mısır taneleri gibi patlar ve ısıyla
genleşen perlit üzerinde sayısı gözenekler oluşur.
İşte bu genleşmiş perlit mükemmel bir ısı ve ses izalasyonu
malzemesidir.
PERLİT
Perlit madeninin 3 hali:
A)Doğadaki bulunuş şekli
B)Parçalanmış hali
C)Isıtılmış hali
PERLİT
Ham perlitin kimyasal ve fiziksel özellikleri aşağıda gösterilmiştir :
KİMYASAL ANALİZ
BİLEŞKEN % 10 ORANI
SiO2
Al2O3
H2O
K2O
CaO
Fe2O3
MgO
TiO
AZ
71,0 - 75, 0
12,5 - 16, 0
3,0 - 4, 0
4,0 - 5, 0
0,4 - 0, 82
0,3 - 0, 5
0,03 - 0, 2
0 - 0, 1
4,10 - 4, 30
PERLİT
HAM PERLİTİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ







Renk
gri,gri tonları ve siyah
Yumuşama
870 C 1100 C
Ergime noktası 1310 C 1380 C
PH
6,5 - 8,0
Özgül ağırlık
2,0 - 2,4 gr/ cm3
Ağırlık kaybı
0,5 %
Ergime özelliği Sıcak konsantre alkalive % 2 konsantre asitlerde az % 1
lik seyreltik mineral ve konsantre zayıf asitlerde çok az verir.
PERLİT
Ham olarak 2000 - 2100 kg/ m3, kırılmış elenmiş olarak 2200 - 2400
kg/ m3 olan perlit, genleştikten sonra 32 kg/ m3 ile 180 kg/ m3 yoğunlukta
üretilebilir.
Bu genleşmiş perlit ısı ve ses izlasyonunda binalarda sıva çatı kaplama
ve katlar arasında ses izalasyonunda ziraatte seracılıkta ve fide yetitirmede
rerakter malzeme imalatında 32 kg./ m3 ile 60 kg/m3 arasında genleşen
perlit ise öğütüldükten sonra ise sanayide filitre malzemesi olarak
kullanılır.
PERLİT
YÜKSEK SICAKLIK UYGULAMALARI
Perlit yalıtımı çelik ve döküm sanayiinde yüksek sıcaklık
uygulamalarında kullanılır.
Örneğin, pota örtmede (koparmada) sıcak örtmede ve besleyicilerde
alaşımları örtmede, ekzotermik ve yalıtım şekilleride yastıklama aracı
olarak kalıplama kumunda ve refrakter tuğla ve blok üretiminde yalıtım
malzemesi olarak kullanılır.
PERLİT
SANAYİDE PERLİT
1- Kriyojenik Tankların Isı Yalıtımında
2- Değişik Fırınların ve Sistemlerin Isı
Yalıtımında
3- Refrakter Tuğla Üretiminde
4- Döküm Sanayiinde
PERLİT
Döküm Sanayiinde Perlit Kullanımı
*
*
*
*
*
Perlit döküm kumuna katkı maddesi olarak kullanılır. Demir-Çelik
dökümlerinde döküm kumuna hacimce %8-12, diğer malzemelerin
dökümünde ise %20-30 oranında katılır.
Perlitin dökümcülükte sağlayacağı faydalar:
Metalin ağır ağır ve dengeli soğumasını sağladığından anormal yüzey
gerilimlerini önler
Döküm esnasında yanmaz, gaz çıkarmaz ve metal ile reaksiyona girmez
Döküm esnasında oluşan gazların, bünyesindeki boşluk ve kanallar
vasıtasıyla çıkışına izin verir
Temiz, sağlam, kaliteli ve verimli döküm elde edilir
Döküm hatalarını asgariye indirdiğinden, ürünün temizlenme zamanını ve
işçiliği azaltır.
Döküm Sanayiinde Perlit Kullanımı
Doğal Adsorbent Çeşitleri
KİTOSAN
Kitosanın hammaddesi olan kitin, biyosorbentler arasında, selülozdan
sonra en bol bulunan ikinci doğal polimerdir.
Selülozun moleküler yapısına benzerlik göstermesine rağmen kitosan,
kitinden daha önemlidir.
Ağır metaller için etkin bir tutucu olması nedeniyle, kitosan
araştırmalarda giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır.
Kitosan, kitinin alkali N-deasetilasyonu ile üretilir. Ucuz adsorbentlere
duyulan ihtiyaç, atık bertarafının fazlalaşan sorunları, sentetik reçinelerin
artan fiyatları, kitosanı atıksu arıtımı için en etkili malzemelerden biri
haline getirmiştir.
Doğal Adsorbent Çeşitleri
ZEOLİT
Zeolitler, ortaklanmış oksijen atomları ile birbirine bağlanmış
tetrahedral moleküllerden oluşmuş doğal kristal aminosilikatlardır. Doğal
zeolitler, stronsiyum (Sr) ve sezyum (Cs) gibi istenmeyen ağır metallerin
uzaklaştırılmasında iyon değiştirme özellikleri ile dikkat çekmişlerdir.
Bu özellik zeolitleri atıksu arıtımında tercih edilir duruma
getirmektedir. Ayrıca zeolitlerin piyasa değeri oldukça düşüktür.
Yüksek sıcaklık, zeolitlerin koordinasyon alanlarında, metal
iyonlarının daha verimli tutulmasını aktive eder.
Doğal Adsorbent Çeşitleri
SELÜLOZ
Selüloz yenilenebilir doğal polimerler arasında en bol olanıdır ve
üç adet reaktif hidroksil grubu içerir. Çin’de krom
gideriminde küresel selüloz kullanımı araştırılmış ve pH=6’da
73.46 mg Cr+3/ g adsorblama kapasitesi sağlanmıştır.
Doğal Adsorbent Çeşitleri
KİL
Kil doğada bol miktarda bulunan minerallerdendir. Ancak
saf kil bulmak oldukça zordur. Kilin içerisinde en çok kalker,
silis, mika, demir oksit bulunur. Genellikle 0,002 mm'den
daha küçük taneli malzemeye kil adı verilmektedir.
Kil sarımtırak, kurmızımtırak, koyu kahverengi gibi
renklerde bulunur. Bu özelliğini bileşiminde bulunan yanıcı
maddeler verir. Kilin yapısı itibarıyla su çekme özelliği
vardır. Bu nedenle kil daima nemlidir.
Doğal Adsorbent Çeşitleri
KİL
Kili meydana getiren maddeler sulu alüminyumsilikatlerdir.
m Al2O3 , n SiO2 , p H2O genel kimyasal bileşim formülü ile
ifade edilen kil, çok saf olduğu zaman hidrate Alümin Silikat
(kaolinit) adını alır. Kaolinit'in kimyasal formülü, Al2O3
.SiO2. 2H2O dur.
Killerin ağır metal giderimindeki etkinliğine rağmen
zeolitler daha kolay bulunabilir ve daha ucuzdurlar.
Yapay Adsorbent Çeşitleri
ENDÜSTRİYEL ATIKLAR



Çeşitli endüstri dallarının faaliyetleri sonucunda oluşan
atıklar adsorbent olarak kullanılabilme özellikleri ile dikkat
çekmektedirler.Diğer adsorbentlerle karşılaştırıldığında
maliyetlerinin çok daha düşük olması en belirgin
avantajlarıdır.
Kül, Hindistan’da termal güç tesislerinin endüstriyel katı
atığıdır ve bakır iyonu gibi ağır metaller için üstün giderim
kapasiteli en ucuz adsorbentlerden biridir.Kül pH=8.0’de
1.39 mg/g Cu+2 adsorpsiyon kapasitesi sağlamıştır.
ENDÜSTRİYEL ATIKLAR
Atık çamur da gübre sanayinden kaynaklanan ve iyi
adsorplama kapasitesine sahip bir yan üründür.
Ağır metalleri adsorplamada kullanılan diğer bir ucuz
adsorbent, çelik üretiminin yan ürünü olan ocak cürufudur.
1996’da ocak cürufu kullanılarak Cu+2, Ni+2 ve Zn+2
adsorpsiyonu çalışılmıştır. Metal iyon adsorpsiyonu hidrookso kompleksleri şeklinde oluşur ve yüksek adsorplama
kapasitesi, adsorbentin iç yüzeyinde çözünebilir bileşiklerin
meydana gelmesi ile ilgilidir.
ENDÜSTRİYEL ATIKALAR

Kağıt endüstrisi atıksuyundan ekstraksiyon işlemi ile elde
edilen lignin üzerine Pb+2 ve Zn+2 adsorpsiyonu ile ilgili
çalışmalar yapılmıştır. Ligninin Pb+2 ve Zn+2 için adsorpsiyon
kapasitesi sırayla 1865 ve 95 mg/g olarak bulunmuştur.

Araştırmalar, ligninin yüksek adsorpsiyon kapasitesinin
yüzeyinde bulunan polihidrik fenol gruplarına bağlı olduğunu
göstermiştir. Yüksek sıcaklıkta, yüksek giderim elde
edildiğinden adsorpsiyon endotermik bir işlemdir.
ENDÜSTRİYEL ATIKLAR

Marangoz atölyelerinden elde edilen talaşın
bakır giderimindeki rolü araştırılmıştır.

Talaş için 13.80 mg Cu+2 /g adsorplama
kapasitesi kaydedilmiştir.

Talaşın bakır gideriminde iyi bir adsorbent
olduğu belirlenmiştir.
YAPAY ADSORBENTLER
TARIMSAL ATIKLAR

Ksantat, pirinç kabuğu ve hindistan cevizi
kabuğundan elde edilen aktif karbon gibi
adsorbentlerle daha az çalışılmıştır. Ksantat, ucuz
adsorbentlerin en etkili olanlarından biridir.

Ağır metalleri tutmada etkili olan sülfür bileşikleri
içerir.
TARIMSAL ATIKLAR
Cr+6 giderimi için pirinç kabuğundan sülfürik asitle
karbonizasyon işlemi kullanılarak elde edilen aktif karbonun
kullanımı incelenmiştir. pH=2.5’da pirinç kabuğundan elde
edilen aktif karbon için maksimum adsorpsiyon kapasitesi
45.60 mg Cr+6 /g olarak bulunmuştur.
YAPAY ADSORBENTLER
AKTİF KARBON
Yaygın olarak kullanılan endüstriyel adsorbentler
arasında çevre kirliliğini kontrol amacıyla, şu anda
kullanılan adsorbentlerin en önemlisi, yüksek
gözenekliliğe sahip aktif karbonlardır . Ticari olarak
aktif karbonlar, odun, turba, linyit, kömür, mangal
kömürü, kemik, Hindistan cevizi kabuğu, pirinç
kabuğu, fındık kabuğu ve yağ ürünlerinden elde
edilen karbonların çeşitli işlemlerden geçirilerek
aktive edilmesiyle elde edilirler.
AKTİF KARBON
Aktif Karbon’un Genel Özellikleri


Aktif karbon, büyük kristal formu ve oldukça geniş iç
gözenek yapısı ile karbonlu adsorbentler ailesini tanımlamada
kullanılan genel bir terimdir. Aktif karbonlar, insan sağlığına
zararsız, kullanışlı ürünler olup, oldukça yüksek bir
gözenekliliğe ve iç yüzey alanına sahiptirler
Aktif karbonlar, çözeltideki molekül ve iyonları
gözenekleri vasıtasıyla iç yüzeylerine doğru çekebilirler ve bu
yüzden adsorbent olarak adlandırılırlar
AKTİF KARBON
Karbon taneciğinin yüzeyi gaz, sıvı ve katı
maddeleri çeker ve yüzeyde ince bir film
tabakası oluşturur, yani adsorbe eder. Aktif
karbonun adsorbent olarak tercih edilmesinin
başlıca iki nedeni vardır. Bunlar;
1. Belirli maddeleri çekebilmesi için
çekici bir yüzeye,
2. Fazla miktarda maddeyi tutabilmesi
için geniş bir yüzeye sahip olmasıdır.
Aktif karbonun kısımları
Aktif karbonun gözenekli yapısı
AKTİF KARBON
Atık su işlemleri için günümüzde kullanılan en iyi aktif
karbonlar çeşitli kömürlerden ve doğal materyallerden elde
edilir. Bunlar: taş kömürü, mangal kömürü, turba, linyit,
odun, kemik; Hindistan cevizi, fındık ve pirinç kabuğu;
meyve çekirdekleri ve yağ ürünleridir. Bu materyallerden elde
edilen aktif karbonlar genellikle sert ve yoğundur. Suda
bozunmadan uzun süre kullanılabilirler. Aktif karbonlar
değişik özelliklere sahip şekillerde üretilebilirler. Bunlar;
1. Toz halindeki aktif karbonlar,
2. Granüle aktif karbonlar,
3. Pelet halindeki aktif karbonlardır.,
AKTİF KARBON

Karbonun kimyasal aktivasyonu sonucu, toz haldeki aktif
karbonlar elde edilirler. Bu karbonlar, günümüzde atık suların
temizlenmesi işlemlerinde en çok kullanılan aktif karbonlardır.
Gaz aktivasyonu ile yapılan granüle ürünler ve peletler daha
ziyade gazların saflaştırılmasında kullanılırlar. Ancak granüle
haldeki aktif karbonların da atık su işleme sistemlerinde
oldukça iyi sonuçlar verdiği belirtilmektedir.

Granüle ve toz haldeki aktif karbonlar organik ve inorganik
maddelerin uzaklaştırılmasında mükemmel sonuçlar
vermektedir. Bu aktif karbonlar biyolojik olarak işlem görmüş
atık suları ve organik kaynaklı endüstriyel atıklar içeren atık
suları temizlemek için de yıllardır kullanılmaktadır.
YAPAY ADSORBENTLER
Silika Jel

Endüstride birçok kurutma
operasyonunda adsorbent olarak
silika jeller kullanılmaktadır. Uzun
kullanım ömrü, ucuz oluşu, yüksek
aşınma direnci ve düşük
rejenarasyon enerjisi ihtiyacı silika
jelin en önemli avantajlarındandır.
Silika jel beyaz

En yaygın kullanılan ve en
ekonomik silika jel tipidir.Yapısı 13 mm ve 3-5 mm boyutlarında
boncuk şeklindedir.
Silika jel beyaz
SİLİKAJEL
Silika jel mavi
Kobalt klorür indikatörlü ve en ucuz indikatörlü silika jel
tipidir.Aktif hali mavi doygun hali pembe renktedir.1-3 mm ve 3-5
mm boyutlarında boncuk şeklindedir.
SİLİKAJEL
Silika jel orange
Çevre dostu organik indikatörlü silika jel tipidir. Aktif hali
Turuncu renkte doygun hali renksizdir.
SİLİKAJEL
Silika jel N

Çok genş bir uygulama alanı vardır. Spesifik
yüzeyine oranla çok büyük bir kurutma kapasitesine
sahiptir.
Silika jel WS

Suya dayanıklı silika jel tipidir. Bütün özellikleri ve
uygulama alanı Silika jel N ile tamaniyle aynıdır.
Yalnız başına kullanıldığı gibi %20 oranında silika
jel N ile birliktede kullanılabilir.
YAPAY ADSORBENTLER
Aktif Alumina
Aktifleştirilmiş alumina bir cins aluminyum oksit olup hemen
hemen tüm endüstriyel kurutma işlemlerinde
kullanılabilmektedir.Doymuş gaz veya sıvı akımlarının dinamik
kurutulmasında özellikle tavsiye edilir.
YAPAY ADSORBENTLER
REÇİNE
İçme suyu arıtma, Su yumuşatma ve
Demineralizasyon proseslerinde
kullanılabilecek olan kuvvetli asidik katyon
değiştirici reçinelerdir. Gıda ve içme suyuna
uygun olup FDA onaylı ürünlerdir.