Comparison of sorption capacities of hydrocarbons on different samples of MCM-41
Hidrokarbonların farklı MCM-41 örnekleri üzerindeki sorpsiyon kapasitelerinin karşılaştırılması
- Tez No: 338382
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL, PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: MCM-41, Adsorpsiyon, Ksilenler, Etilbenzen, MCM-41 karakterizasyonu
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
MCM-41, M41S ailesinin üç üyesinden biridir ve mezo gözenek aralığında dar gözenek boyutu dağılımlı düzgün dağılmış, altıgen peteğe benzer yapıya, yüksek yüzey alanına, yüksek gözenek hacmine ve yüksek termal kararlılığa sahiptir. Bu özellikleri, MCM-41'i adsorpsiyon, katalizör, iyon değişimi ve ayırma işlemleri için kullanılmaya uygun yapmaktadır.Bu çalışmada, bizim laboratuarlarımızda sentezlenmiş MCM-41 üzerinde C8 aromatiklerinin (o-,m-,p-ksilen 30 °C, 50 °C ve 65 °C'de ve etilbenzen 50 °C'de) adsorpsiyon kapasiteleri, gravimetrik olarak ticari otomatikleştirilmiş elektrikli terazi sistemiyle elde edilmiştir ve farklı kaynaklı ve farklı özelliklere; özellikle düşük BET yüzey alanına (492,2 m2/g) sahip örnekle daha önceden yapılmış benzer Yüksek Lisans çalışmasından elde edilmiş sonuçlarla karşılaştırılmıştır.Bu çalışmadaki MCM-41 örneği hidrotermal sentez yöntemiyle CTAMBr ve TEOS ile bazik ortamda sentezlenmiştir. Bu MCM-41, 540 oC'de 8 saat kalsine edilmiş ve XRD, 77 K'de nitrojen adsorpsiyonu, TGA, TEM, SEM ve SEM-EDX kullanılarak karakterize edilmiştir. XRD desenine göre ana karakteristik pik 2?=2,28°'de elde edilmiştir. Üç küçük yansıma piki yaklaşık olarak 2? 2,59, 4,27° ve 4,5°'dayken görülmüştür. XRD'den elde edilen keskin pik ve yansıma pikleri istenen MCM-41 yapısının başarıyla sentezlendiğini göstermektedir. Yüzey alanı, por hacmi ve ortalama pore çapı 77 K'de azot adsorpsiyon datasından sırasıyla 1154 m2/g, 1,306 cm3/g ve 2,75 nm olarak bulunmuştur. TGA analizi 540 oC'nin kalsinasyon için uygun olduğunu göstermiştir. SEM-EDX analizinden elde edilen atomik analize göre oksijenin atomik konsantrasyonu %66,40 silisyumun atomik konsantrasyonu %33,60 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar sentezlenen malzemenin saf SiO2 formunda olduğunu gösterir.Aynı basınçta adsorplanan miktar tüm izomerler için, fiziksel adsorpsiyondan beklendiği gibi adsorpsiyon izoterm sıcaklığı yükseldikçe düşmüştür. Bu çalışmadaki MCM-41 üzerinde nitrojen adsorpsiyonu IUPAC sınıflandırmasıne göre H2 türünde histeresiz ile tip IV özellikleri göstermiştir. Fakat o-, m-, p-ksilen için adsorpsiyon izotermlerinde göreceli basınç fonksiyonu olarak adsorplanan miktarı yaklaşık olarak lineer artmıştır. 65 oC'de ki p-ksilen ve m-ksilen adsorpsiyon izotermlerinin dışında tüm izotermler histeresiz eğrileri göstermiştir. Histeresiz eğrileri yükselen sıcaklıkla daralmıştır. 65 oC'de p-ksilen ve m-ksilen adsorpsiyon izotermleri geri dönüşümlüdür histeresiz eğrisi göstermemiştir. 30 °C, 50 °C ve 65 °C'de etilbenzen adsorpsiyon izotermlerinde de ksilenler gibi göreceli basınç fonksiyonu olarak adsorplanan miktar lineer artış göstermiştir. 50 °C ve 65 °C'de ki etilbenzen izotermleri geri dönüşümlüdür, histeresiz eğrisi göstermez. Tüm adsorbatlar için adsorplanan hacim izoterm sıcaklığında doygun sıvı olduğu kabul edilerek hesaplanmıştır ve 77 K'de nitrojen adsorpsiyonundan elde edilen gözenek hacmiyle karşılaştırıldığında oldukça düşüktür. Bu hidrokarbonların MCM-41 üzerindeki adsorpsiyon kapasiteleri, daha düşük yüzey alanı (492,2 m2/g) olan MCM-41 içeren daha önceki çalışmayla karşılaştırıldığında çok düşüktür. Bu durum daha ileri araştırmaları gerektiren MCM-41 örneğinin yapısındaki bozulmadan kaynaklanıyor olabilir.
Özet (Çeviri)
MCM-41(Mobil Composition Matter-41) is one of the three members of M41S family and has a highly ordered hexagonal honeycomb like structure with a narrow pore size distribution in mesopore range, high surface area, high pore volume and high thermal stability. These features make MCM-41 proper to use for adsorption, catalysis, ion exchange and separation processes. .In this study sorption capacities of C8 aromatics (o-, m-, p-xylene and ethylbenzene at 30 °C, 50 °C and 65 °C) on a MCM-41 sample synthesized in our laboratory were determined gravimetrically by using a commercial automated electro balance system and compared with results obtained in a previous and similar MSc thesis study with a sample of different origin and characteristics; specifically low BET surface area (492 m2/g).MCM-41 sample was synthesized by hydrothermal synthesis method with cetyltrimethylammoniumbromide (CTAMBr as surfactant) and tetraethyl ortosilicate (TEOS as silica source) in basic conditions. This MCM-41 sample was calcined at 540 oC for 8 h and characterized by XRD, nitrogen adsorption at 77 K, TGA, TEM, SEM and SEM-EDX. According to XRD data, main characteristic peak for synthesized MCM-41 was obtained at 2?=2.28°. Three small reflection peaks can be seen at 2? values of 2.59, 4.27° and 4.5°. XRD pattern of the MCM-41, indicated that the desired structure of MCM-41 was successfully synthesized. Surface area, pore volume and average pore diameter were obtained from the nitrogen adsorption data at 77 K as 1154 m2/g, 1.306 cm3/g and 2.75 nm respectively. TGA analysis showed that the 540 oC is proper for the calcination. SEM -EDX analysis gave an oxygen atomic concentration 66.40% and silicon atomic concentration 33.60%. These results showed that the chemical composition of the synthesize material was in almost pure SiO2 form.The adsorbed amount for all isomers at the same pressure decreased as the temperature of the adsorption isotherms increases as expected for physical adsorption. Nitrogen adsorption of MCM-41 in this study showed type IV isotherm with H2 type hysteresis loop according the IUPAC classification. However, for o-,m-, and p-xylene an approximately linear increase in the adsorbed amount as a function of relative pressure was observed from the adsorption isotherms. Except for adsorption isotherms of m-xylene and p-xylene at 65 oC all isotherms of xylenes showed hysteresis loops. Hysteresis loops narrowed down with increasing temperature. p-xylene and m-xylene adsorption isotherms at 65 oC were reversible and did not show any hysteresis loop. Ethylbenzene adsorption isotherms at 30 oC, 50 °C and 65 oC also showed a linear increase in the adsorption amount as a function of relative pressure like xylenes. At 50 °C and 65 oC adsorption isotherms of ethylbenzene were reversible without a hysteresis loop. For all adsorbates volume of adsorbed amounts were calculated on the assumption that they exist as saturated liquids at the isotherm temperature and found to be significantly lower than pore volume obtained from nitrogen adsorption isotherm at 77K. Sorption capacities of these hydrocarbons on MCM-41 were also very low when compared to values found in a previous study which involved a MCM-41 sample of significantly lower surface area ( 492 m2/g ). This may be attributed to structure degradation which requires further investigation.Key-words: MCM-41, Adsorption, Xylenes, Ethylbenzene, Characterization of MCM-41
Benzer Tezler
- Poli (stiren) esaslı reçineler üzerinde sekonder amin sentezi ve aldehit ayrılması
Başlık çevirisi yok
BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
- Comparison of optical measurements for better ni tracking in bacteria
Bakterilerde daha verimli nikel takibi için optik ölçüm yöntemlerinin karşılaştırılması
SILA SUNGUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜL GÖZEN
- Poliakrilamit-aluminosilikat kompozitlerin karakterizasyonu ve toryum için adsorpsiyon özelliklerinin araştırılması
The characterization of polyacrylamide-aluminosilicate composites and the investigations for their adsorptive features for thorium
DEMET BAYBAŞ
- Cyanex-923 immobilize edilmiş poliester fiber ile sulu çözeltilerdeki Cr6+' nın giderilmesi
Removal of Cr6+ from aqueous solutions by using Cyanex-923 immobilized polyester fiber
AYSE KARADEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TOR
- Kalsiyum hidroksitin hidratasyon yoluyla aktivasyonu
Activation of calcium hydroxide by hydration
NİLÜFER ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEGÜL ERSOY (MERİÇBOYU)