Multicomponent ion exchange on synthetic zeolites
Sentetik zeolitlerle çok bileşenli iyon değiştirme
- Tez No: 383318
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 274
Özet
Zeolitler doğal ve sentetik mikro gözenekli iyon değiştirme ve moleküler elek özelliklerine sahip olan aluminosilikat kristallerdir.Zeolitler paylaşılan bir oksijen atomu ile birbirlerine bağlı (SiO4)4- ve (AlO4)5- dörtyüzlülerini içeren üç boyutlu bir çerçeveden oluşurlar.Alüminosilikat çerçevesinde bulunan alüminyum net negatif yük oluşturur.Zeolitler genellikle iyon değistirme, adsorpsiyon ve kataliz uygulamalarında kullanılırlar. Bu çalışmanın amacı, Zeolit 13X'in, kurşun, kadmiyum ve çinko iyonları için çok bileşenli iyon değiştirme davranışının belirlenmesi ve modellenmesidir. Bunun için, Pb2+- Na+, Cd2+-Na+ve Zn2+-Na+ikili sistemleri, Cd2+- Pb2+ - Na+ üçlü sistemleri ve Cd2+- Pb2+ - Zn2+ - Na+ dörtlü sistemleri kesikli ve kolon operasyonlarıyla incelenmiştir. Değişik konsantrasyon, parça boyutları ve debi aralıklarındasalıverme kapasiteleri ile kolon verimleri incelenmiştir. Optimum parça boyutu, 0.6-0.7 mm (25/30 standard mesh aralıkları), toplam konsantrasyon 0.05N ve optimum akış hızı 10 ml/dak olarak belirlenmiştir. Pb2+, Cd2+ andZn2+ NaX zeolite küresel parçacıkları üzerine iyon değişim davranışı Langmuir, Freundlich, Tempkin, DR, Redlich Peterson, Sips and BET isotermleri kullanılarak incelenmiştir. İncelenen modellerden, DR isotermi dışındaki tüm modeller deneysel verilerle uyum göstermiş ve en yüksek R2 ve en düşük ARE değerleri ile en iyi uyumu Redlich Peterson modeli göstermiştir. Çok komponenetli iyon değişiminin modellenmesinde kullanılan Modified Langmuir Modeli, Jain ve Snoeyink, SRS, Extended SIPS modellerinden sadece SRS modeli deneysel verilerle iyi uyum göstermiştir. Kütle aktarımını kontrol eden olası mekanizma katı difüzyonu olarak belirlenmiştir. Katı-faz difüzyon katsayıları Pb2+- NaX ikili değişimi için 4.3x10-6 cm2/dak, Cd2+- NaX ikili değişimi için 4.6x10-6 cm2/dak ve Zn2+- NaX ikili değişimi için 2.2x10-6 cm2/dak olarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Zeolites are natural and synthetic microporous crystalline aluminosilicates with ion-exchange and molecular sieve properties. Zeolites consist of a three-dimensional framework of (SiO4)4- and (AlO4)5- tetrahedras, connected by a shared oxygen atom. The presence of aluminum in the aluminosilicate framework introduces a net negative charge. Zeolites are mostly used in ion exchange, adsorption processes and catalytic applications. The objective of the study was to determine and model the multicomponent ion exchange behavior of Zeolite 13X for lead, cadmium and zinc ions. For this purpose, Pb2+- Na+, Cd2+-Na+and Zn2+ - Na binary systems, Cd2+- Pb2+ - Na+ ternary systems and Cd2+- Pb2+ - Zn2+ - Na+quaternary systems were investigated in batch and column operations. Breakthrough capacities and column efficiencies were determined at different concentrations, mesh ranges and flow rates. Optimum total concentration were determined as0.05 N, optimum flow rate as 10mL/min, optimum particle size range as 0.6-0.7 mm (25/30 mesh ranges). Ion exchange of Pb2+, Cd2+ andZn2+on to NaX zeolite was modelled using the Langmuir, Freundlich, Tempkin, DR, Redlich Peterson, Sips and BET isotherms. Among all the isotherms tested, Redlich Peterson isotherm gave the best fit for all metals with the highest R2 and lowest ARE values. The Modified Langmuir Model, Jain and Snoeyink Model, SRS Model, Extended SIPS Model and IAST Model were used to fit the multicomponent ion exchange data; but only SRS Isotherm Model was observed to fit the experimental data with high linear coefficient of determination. Pseudo-second order kinetic equation describe the batch system kinetics well. W&M model indicated that the intra-particle diffusion is not the only rate controlling step, Finally possible mass transfer controlling mechanism in the column experiments was determined as solid diffusion. Solid-phase diffusion coefficients were evaluted as 4.3x10-6 cm2/min for Pb2+- NaX exchange; 4.6x10-6 cm2/min for Cd2+- NaX exchange and 2.2x10-6 cm2/min for Zn2+- NaX exchange.
Benzer Tezler
- Uçucu kül bazlı kompozitlerin sentezlenmesi ve stronsiyum sorpsiyon davranışlarının incelenmesi
Synthesis of fly ash based composites and investigation of strontium sorption behavior
EMİNE NOSTAR ASLAN
- Multicomponent ion exchange on zeolite 4A
Zeolit 4A üzerinde çoklu iyon değişimi
BİJEN KADAİFCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL
- Multicomponent ion exchange on clinoptilolite
Klinoptilolit üzerine çok bileşenli iyon değişimi
KEREM BAYRAKTAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL
- Single and multicomponent ion exchange of silver, zinc and copper on zeolite 4A
Gümüş, çinko ve bakırın zeolit 4A üzerine tek ve çok bileşenli iyon değişimi
HALE AY
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. HAYRETTİN YÜCEL
- Exchange of cadmium and lead on sodium clinoptilolite zeolite
Kadmiyum ve kurşunun sodyum klinoptilolit zeolit üzerinde değişimi
HAKAN MURAT İŞLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL
