Alüminyum-kromalüminyum-tabakalı kil üretimi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2000
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Fatma AKINCI TOMUL
Danışman: Fatma Suna Balcı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:ALÜMİNYUM-, KROMALÜMİNYUM-TABAKALI KİL ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU (Doktora Tezi) Fatma AKINCI TOMUL GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mart 2000 ÖZET Endüstride kontrollü gözenek yapısına sahip katılara olan ihtiyaç, doğal malzemelerin gözenek yapısının iyileştirilmesine paralel olarak, yeni malzemelerin üretimlerine yönelik çalışmaların artmasına yol açmıştır. Tabakalı killer, killerin doğal katmanları arasına hacimli katman açıcıların yerleştirilmesi ve ısı etkisiyle yapıya bağlanması ile üretilir. Üretim için seçilen katının, katman açıcı elemanın ve üretim şartlarının ürün kalitesi üzerinde önemli etkileri vardır. Yapı malzemesi olarak kullanılan kil mineralinin genişleyen kafes yapısı, şişme özelliği ve yüksek katyon değiştirme kapasitesine sahip olması gerekirken, seçilen katman açıcı elemanın uygulama alanlarına yönelik olarak ısıl dayanıklılığı ve istenilen gözenek yapısını sağlayabilecek uygun özelliklere sahip olması gerekmektedir. Bu çalışmada Hançılı yöresi bentonit kil mineralleri, Hançılı Esmer (HE), Hançılı Yeşil (HY) ve Hançılı Beyaz (HB) ile katman açıcı olarak alüminyum ve kromalüminyum metal kompleksleri kullanılarak tabakalı kil üretimi yürütülmüştür. Bu kil minerallerinin üretime uygunluğunun karşılaştırılması içinII Texas Ca-montmorillonit (STx-1) ve Wyoming Na-montmorillonit (SWy-2) standart kil mineralleri ile de üretim gerçekleştirilmiştir. Kil çeşidi, ön doyurma şekli ve süresi, katman açıcı hazırlama yöntemi ve kalsinasyon sıcaklığının ürün kalitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Doyurmasız, sodyum ve kalsiyum ön doyurmalı HE, HY, HB, STx-1 ve SV\fy-2 kil mineralleri ile 300°C sıcaklıkta 15,73 A ve 18,80 Â arasında değişen katmanlar arası uzaklık ve 157 m2/g - 312 m2/g arasında değişen BET yüzey alan değerlerine sahip Al-tabakalı ürünler elde edilmiştir. Kalsinasyon sıcaklığının artmasına bağlı olarak katmanlar arası uzaklık ve yüzey alan değerlerinde azalma gözlenmiştir. Kalsiyum ön doyurma, ürünlerin ısıl dayanıklılığında, sodyum ve doyurmasız kil minerali ürünlerine göre artışa yol açmıştır. Ön doyurma süresinin arttırılması ile katmanlar arası uzaklık ve BET yüzey alan değerlerinin azaldığı gözlenmiştir. Katman açıcı çözelti baz/metal oranının da ürün kalitesi üzerine etkileri doyurmasız, sodyum ve kalsiyum doyurmalı kil örnekleri ürünlerinde incelenmiş ve OH/AI oranının 1,0 değerinden 2,5 değerine yükseltilmesi ile katman aralığının 15,73 A'dan 19,34 A'a kadar ulaşabileceği görülmüştür. Baz/metal oranının artması katmanlar arası uzaklık ve yüzey alan değerlerinin artmasına yol açtığı gibi ısı etkilerine karşı yapı kararlılığının da korunmasını sağlamıştır. Katman açıcı çözelti olgunlaştırma sıcaklığının 30°C'dan 75°C'a arttırılması ile kalsiyum ön doyurma işlemi uygulanmış HY kil minerali ürünlerinde katmanlar arası uzaklık değerinin 300°C sıcaklıkta 16,38 A'dan 18,14 A'a arttığı ve sıcaklık artışına karşı yapı kararlılığının korunduğu gözlenmiştir. Alüminyum katman açıcı elemanın OH/AI oranı 2,5 için 60°C sıcaklık ve 18 saatlik sürede olgunlaştığı, katman açıcı elemanın kil katmanları arasına düzenli dağılımını sağlayacak iyon değişim periyodunun 4 saat olduğu belirlenmiştir. Standart kilIll mineralleri ile yürütülen çalışmalarda katman açıcının kil katmanları arasında düzenli dağılımı gözlenmiştir. Katman açıcı çözelti hazırlama ve kil süspansiyonu-katman açıcı çözelti işlem şeklinin ürün kalitesi üzerine etkileri iki farklı yöntem ve değişik kil mineralleri kullanarak alüminyum tabakalı kil üretiminde incelenmiştir. Yüksek sıcaklık- yüksek metal derişimi ve düşük sıcaklık-düşük metal derişimlerinde hazırlanan katman açıcı çözeltiler ile kalsiyum ön doyurmalı HY kil minerali kullanılarak üretilen ürünlerde katmanlar arası uzaklık ve BET yüzey alan değerleri sırasıyla 17,98 Â ve 213 m2/g; 18,80 Â ve 118 m2/g mertebelerinde gözlenmiştir. İyon değişim süresinin arttırıldığı ikinci yöntemde yapı kararlılığının sıcaklık artışına karşı korunduğu gözlenmiştir. CrAI-tabakalı kil ürünlerinde Al/Cr oranının artışı ile katman aralığı ve BET yüzey alan değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Isı etkilerine karşı yapı kararlılığının da korunduğu görülmüştür. Al/Cr oranının artışı ile elde edilen ürünlerin Al-tabakalı kil ile benzer davranışlar gösterdiği gözlenmiştir. Bilim Kodu : 603. 02. 01 Anahtar Kelimeler : Montmorillonit, tabakalı kil, katman açıcı eleman, katmanlar arası uzaklık, BET yüzey alan, karakterizasyon Sayfa Adedi : 228 Tez Yöneticisi : Doç. Dr. F. Suna BALCI