Manyetik olarak stabilize edilmiş akışkan yataklarda manyetik ve manyetik olmayan partiküllerin kullanılması ile organik maddelerin sulu çözeltilerden sorpsiyonu ve matematiksel modellenmesi
Sorption of organic matters from aqueous solutions in magnetically stabilized fluidized beds using admixture of magnetic and non-magnetic particles and mathematical modelling
- Tez No: 131110
- Danışmanlar: PROF. DR. R. AHMET ÖZDURAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adsorption, Magentically stabilized fluidized bed, Film mass transfer coefficients, Diffusion coefficients
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 277
Özet
MANYETİK OLARAK STABİLİZE EDİLMİŞ AKIŞKAN YATAKLARDA MANYETİK VE MANYETİK OLMAYAN PARTİKÜLLERİN KULLANILMASI İLE ORGANİK MADDELERİN SULU ÇÖZELTİLERDEN SORPSİYONU VE MATEMATİKSEL MODELLENMESİ Metin Şengül Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü ÖZ Bu tezin çıkış noktası ve esinlenme kaynağı, endüstriyel proseslerde önemli yeri olan ve filtrasyon yardımcı maddeleri ile ön kaplama yapılarak kullanılan filtrelere alternatif olarak daha etkin ve kullanışlı renk giderme sistemlerinin geliştirilmesidir. Halen kullanılan sistemler genellikle filtrasyon ve/veya adsorpsiyon işlemlerinin farklı şekillerdeki uygulamaları esasına dayanmaktadır. Yapılan çalışmada ise manyetik olarak stabilize edilmiş bir akışkan yatak tasarlanmıştır. Yatak paramanyetik özellikte, kompozit yapıdaki Ni partiküller ile manyetik olmayan adsorbent partiküllerin karışımından oluşan iki farklı partiküllü yapıdadır. Deneyler sırasında önce iki farklı partiküllü yapıdaki yatağın dinamik davranışları tesbit edilmiştir. Adsorbat olarak, şeker sanayindeki şerbet renk maddeleri karışımı ile tekstil boyar maddesinin sulu çözeltileri; adsorbent olarak ise, aktif karbon ve kompozit yapıda hazırlanan bentonit partiküller denenmiştir. Yapılan kesikli adsorpsiyon deneyleri sonucunda, kompozit yapıdaki bentonit partiküllerin mekanik özelliklerinin yetersiz olduğu anlaşılmış; sabit yatak, akışkan yatak, manyetik olarak stabilize edilmiş akışkan yatak kolon deneylerinde yalnızca aktif karbon partiküller kullanılmıştır. Adsorpsiyon kolon çalışmalarının matematiksel analizi ve bunların deneysel veriler ile karşılaştırılması prensibine dayanan, kütle aktarım parametrelerinin tayinine yönelik modeller geliştirilmiştir. Tez çalışmasında gözlenilen önemli bir husus; manyetik alan altındaki ayırma işlemi sırasında, yatak içerisindeki manyetik olmayan adsorbent partiküllerin yataktan taşınmalarının, daha küçük boyutlu manyetik partiküller tarafından engellenmesi ve buna bağlı olarak konvensiyonel akışkan yataklara göre belirgin bir üstünlük sağlanmasıdır. Elde edilen diğer bir sonuç ise, manyetik yatakta kullanılan ve manyetik özelliğe sahip olmayan adsorbentlerin (benzer çizgisel akış hızlarındaki kolon çalışmalarında), diğer sistemlere göre daha yüksek adsorpsiyon performansı göstermesidir. Bunun nedeninin, kolonda ikinci partikül olarak bulunan manyetik partiküllerin kendi özgül hareketleri (dönme, titreşim) sonucunda adsorbent partiküllerle temasına (çarpışmasına) bağlı olduğu sonucuna varılmıştır. Bu tezde, hem adsorbent etrafındaki sıvı film direncinin azalması, hem de katı konsantrasyonunun daha homojen bir dağılıma ulaşması nedeniyle katı yüzeyi konsantrasyonunun düşmesine bağlı olarak sürücü kuvvetin artmasının söz konusu gözleme neden olduğu hipotezi ileri sürülmüştür. Anahtar Kelimeler : Adsorpsiyon, Manyetik olarak stabilize edilmiş akışkan yatak, Film kütle aktarım katsayısı, Difüzyon katsayısı. Danışman: Prof.Dr. Ahmet R. ÖZDURAL, Hacettepe Üniyj Mühendisliği Bölümü
Özet (Çeviri)
SORPTION OF ORGANIC MATTERS FROM AQUEOUS SOLUTIONS IN MAGNETICALLY STABILIZED FLUIDIZED BEDS USING ADMIXTURE OF MAGNETIC AND NON-MAGNETIC PARTICLES AND MATHEMATICAL MODELLING Metin Şengül Hacettepe University, Department of Chemical Engineering ABSTRACT The purpose of this thesis was the development of effective decolorization systems, as an alternative to the presently used filter-aids precoated filters that are widely employed in industrial processes. These systems are based on the different applications of filtration and/or adsorption principles. However, in this study, a Magnetically Stabilized Fluidized Bed (MSFB) is used for aqueous solution decolorization purposes. The system was composed of an admixture of magnetically susceptible composite nickel particles and nonmagnetic activated carbon particles, as an adsorbent. During the experimental studies, first the dynamic behaviours of MSFB which contains two different particles were determined. Aqueous solutions of textile dye and syrup colorant materials mixture in sugar industry are selected as adsorbates. Activated carbon and composite bentonite particles are used as adsorbent materials. Batch type adsorption experimental results showed that the mechanical strength of composite bentonite particles were low and consequently only activated carbon particles were used in the fixed bed, fluidized bed and magnetically stabilized fluidized bed columns experiments. Mathematical models are developed for the determination of mass transfer parameters. Model calculations are done by compairing mathematical analysis of adsorption columns studies with experimental data. One of the main findings of this thesis was the preventation of the transportation of nonmagnetic adsorbent particles in magnetic separation processes, due to the presence of relatively smaller sized magnetically susceptible particles and thus the advantage gained over conventionally operated fluidized beds. Another finding worth to be reported is the higher adsorption performances of nonmagnetic adsorbent materials at MSFB, as compared with the use of the same particle at conventional systems for the same intersitial fluid velocity ranges. It was concluded that this behaviour might be attributed to the specific motions of magnetically susceptible particles (spin, vibration) and their collision with the nonmagnetic adsorbent particles due to these specific motions. In order to explain the above given findings, the increase of driving force hypothesis is proposed, due to the decrease of liquid film resistance around adsorbent particles and along with the more evenly solid concentration distribution within the particle and thus the lowering of the solid surface concentration.
Benzer Tezler
- Adsorpsiyon kolonlarında 'break-through' eğrilerinin sayısal çözüm teknikleri ile tahmin edilmesi. Manyetik olarak stabilize edilmiş akışkan yataklardaki uygulamalar ve deneysel veriler ile karşılaştırılması: Ağır metal iyonlarının sorpsiyonu
Prediction of break-through curves in adsorption columns with numerical solution techniques. Applications in magnetically stabilized fluidized beds and comparison with experimental data: Sorption of heavy metal ions
ZAFER DEMİRCAN
Doktora
Türkçe
2001
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET R. ÖZDURAL
- Preparation of paramagnetic ion-exchange resin. Applications in fixed-bed, fluidised bed and magnetically stabilised fluidised beds (MSFB). Development of a mathematical model for fixed-bed ion exchanger columns
Paramanyetik iyon değiştirici reçinelerin hazırlanması. Sabit yatak, akışkan yatak ve manyetik olarak stabilize edilmiş akışkan yataklarda (MSFB) uygulamalar. Sabit yatak iyon değiştirici kolonlar için bir matematiksel model geliştirilmesi
SALEM MOHAMMED BEN-SHEBİL
- The dual reciprocity boundary element solution of Helmholtz-type equations in fluid dynamics
Helmholtz tipindeki akışkanlar mekaniği denklemlerinin karşılıklı sınır elemanları yöntemi ile çözümü
NAGEHAN ALSOY AKGÜN
Doktora
İngilizce
2013
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜNEVVER TEZER SEZGİN