Hazırlayanlar: Mehmet Polat KORA

1. ADSORBENT NEDİR?HANGİ ÖZELLİKLERE SAHİPTİR?ENDÜSTRİDE KULLANILAN ADSORBENTLER ve BUNLARIN ÖZELLİKLERİ NELERDİR? Hazırlayanlar: Mehmet Polat KORA Mert Olgun KARATAŞ

2. 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

3. 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

4. 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.

5. 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

6. YAPAY ADSORBENTLER * Fabrikalarda üretilen maddelerdir. * Üretimi zordur. * Maliyeti yüksektir. * Zehirli olabilirler. * Sağlığa zararlı olabilirler. * Avantajı istenilen özellikte olusturulabilirler.

7. 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.

8. PERLİT Perlit madeninin 3 hali: A)Doğadaki bulunuş şekli B)Parçalanmış hali C)Isıtılmış hali

9. PERLİT Ham perlitin kimyasal ve fiziksel özellikleri aşağıda gösterilmiştir : KİMYASAL ANALİZ BİLEŞKEN % 10 ORANI SiO2 71,0 - 75, 0 Al2O3 12,5 - 16, 0 H2O 3,0 - 4, 0 K2O 4,0 - 5, 0 CaO 0,4 - 0, 82 Fe2O3 0,3 - 0, 5 MgO 0,03 - 0, 2 TiO 0 - 0, 1 AZ 4,10 - 4, 30

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. PERLİT SANAYİDE PERLİT 1- Kriyojenik Tankların Isı Yalıtımında 2- Değişik Fırınların ve Sistemlerin Isı Yalıtımında 3- Refrakter Tuğla Üretiminde 4- Döküm Sanayiinde

14. 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.

15. Döküm Sanayiinde Perlit Kullanımı

16. 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.

17. 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.

18. Doğal Adsorbent Çeşitleri SELÜLOZ Selüloz yenilenebilir doğal polimerler arasında en bol olanıdır ve üç adet reaktif hidroksil grubu içerir. Çin’de krom giderimindeküresel selüloz kullanımı araştırılmış ve pH=6’da73.46 mg Cr+3/ g adsorblama kapasitesi sağlanmıştır.

19. 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.

20. 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.

22. 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.

23. 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 hidro-okso kompleksleri şeklinde oluşur ve yüksek adsorplama kapasitesi, adsorbentin iç yüzeyinde çözünebilir bileşiklerin meydana gelmesi ile ilgilidir.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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

30. 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.

31. Aktif karbonun kısımları

32. Aktif karbonun gözenekli yapısı

33. 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.,

34. 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.

35. 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  1-3 mm ve 3-5 mm boyutlarında boncuk şeklindedir. Silika jel beyaz

36. 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.

37. SİLİKAJEL Silika jel orange Çevre dostu organik indikatörlü silika jel tipidir. Aktif hali Turuncu renkte doygun hali renksizdir.

38. 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.

39. 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.

40. 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.