Geri Dön

Yüksek sıcaklıklarda nikel oksit tozunun etanol ile reaksiyonu

Reaction of nickel oxide powder with ethanol at high temperatures

PDF İndir

  1. Tez No: 472528
  2. Yazar: FARUK COŞKUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ŞERAFETTİN EROĞLU, YRD. DOÇ. DR. ŞENOL ÇETİNKAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 64

Özet

Nikel sahip olduğu üstün fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle paslanmaz çelik, elektronik ve otomotiv endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Nikel oksit (NiO) metalik nikel üretiminin esas kaynağıdır. NiO, karbotermal redüksiyon ile katı karbon kullanılarak yüksek sıcaklıklarda (1633-1883 K) metalik Ni'e indirgenmektedir. Ancak bu reaksiyon ile nikel oksitin indirgenmesi için uzun sürelere ihtiyaç vardır. Ayrıca metalik nikel, bu işlemde kullanılan katı karbon nedeniyle P, S gibi empüriteler ile kirlenebilir. Metalik nikel üretiminde alternatif bir yöntem olarak gazla indirgeme yöntemi kullanılmaktadır. Bu proseste reaksiyon, gaz ve katı reaktanlar arasında daha düşük bir sıcaklıkta meydana gelmektedir. Yüksek indirgeyici özellikleri nedeniyle, H2 ve CH4 gazları oksitleri redüklemek için kullanılmaktadır. Etanol (C2H5OH) buharı da, içerdiği yüksek miktarda H2 sayesinde iyi oksit indirgeme potansiyeline sahiptir. Ayrıca etanol yenilenebilir, düşük toksikliğe sahip, doğada kolay çözünen ve biyokütlesel kaynaklardan (bitkilerden ve atık malzemelerden) yüksek miktarlarda üretilebilen kimyasaldır. Mevcut tez çalışmasında NiO tozunun reaksiyon davranışı Ar-C2H5OH gaz atmosferinde 14,9 Ar / C2H5OH mol oranında incelenmiştir. Deneysel çalışmalar yapılmadan önce, Ni metali elde etmek için gerekli deneysel şartları tahmin etmek ve indirgeme prosesini daha iyi anlayabilmek için NiO-C2H5OH-Ar sisteminde termodinamik analiz yapılmıştır. Bu çalışmanın amacı, 600-1100 K sıcaklık aralığında, 60 dakikalık reaksiyon süresine kadar nikel oksit tozunun etanol buharı ile olan reaksiyon davranışını araştırmaktır. Elde edilen reaksiyon ürünleri, kütle ölçüm, X-ışınları difraksiyonu ve taramalı elektron mikroskobu teknikleri ile karakterize edilmiştir. NiO'in etanol ile reaksiyonunda esasen önce oksit redüksiyonu, sonra karbon birikmesi gözlenmiştir. Önemli ölçüde indirgenme 600 K'de 45 dakika içinde elde edilmiştir. Tam oksit indirgenmesinin 650-1100 K'de 10-15 dakika içerisinde meydana geldiği görülmüştür. Bu sıcaklık aralığında indirgenme reaksiyonu, gaz reaktanların dış kütle transferi ile kontrol edilmektedir. Daha düşük sıcaklıklarda (600-650 K), indirgenme hızı, sıcaklık değişimine duyarlı olmakla birlikte, toplam gaz akış hızıyla nispeten az da olsa artmaktadır. Karbon birikiminin sıcaklığa bağımlılığı Boudouard reaksiyonu ile açıklanmıştır. Bu çalışma, termodinamik analiz tarafından öngördüğü üzere NiO in etanol kullanılarak tamamen Ni'e indirgenebildiğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Nickel (Ni) is widely used in stainless steel, electronic and automotive industries because of its superior chemical and physical properties. Nickel oxide (NiO) is the main source to produce metallic Ni. NiO is generally reduced to metallic Ni with carbothermal reduction at high temperatures (1633-1883 K) using solid C. However, this proses requires a long reaction time for the reduction of nickel oxide. Nickel can also be contaminated by impurities (e.g. P,S) because of coal used in the process. Gaseous reduction is used as an alternative production method for metallic nickel. In this process, the reaction between gas and solid reactants takes place at a lower temperature in a shorter time. Because of their high reducing capacity, H2 and CH4 are important reducing agents used in gaseous reduction process. Ethanol vapor (C2H5OH) with its high H2 content is also a good reducing gas for oxides. On the other hand, ethanol is renewable, safe to handle, biodegradable, increasingly available low in toxicity, relatively cheap, and obtained in large quantities from various sources such as biomass, plants, wasted materials. In this thesis, reaction behavior of NiO was investigated in a flowing Ar-C2H5OH atmosphere at Ar/C2H5OH molar ratio of 14.9. Prior to the experiments, thermodynamic analysis was executed to predict the experimental conditions for Ni formation in the NiO-C2H5OH-Ar system and to better understand the reduction process. This work aims to investigate reaction behavior of NiO powder in ethanol vapor at 600-1100 K for the reaction times up to 60 min. The products were characterized by mass measurement, X-ray diffraction and scanning electron microscopy techniques. The reaction of NiO with ethanol essentially consisted of oxide reduction followed by C deposition. At 600 K, significant oxide reduction was attained within 45 min. Full oxide reduction was observed at 650-1100 K within 10-15 min. At this temperature range, the reduction reaction was controlled by external mass transfer of gaseous species. At the lower temperature range 600-650 K, the reduction rate was rather sensitive to the temperature change and influenced by the total gas flow rate to a lesser degree. The temperature dependence of C uptake was explained by Boudouard reaction. This study demonstrates that NiO can be completely reduced to Ni by ethanol as predicted by the thermodynamic analysis.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    386991

    Nikel sülfür ateş analizi metodu ile katalitik konvertörlerdeki platin, paladyum ve rodyum metallerinin tayini ve metodun optimizasyonu

    Determination of platinum, palladium and rhodium by nickel sulphide fire assay method and optimization of the method

    MEHMET HAKAN MORCALI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN

    PROF. DR. ONURALP YÜCEL

  2. Tez No

    269404

    Processing and characterization of porous titanium nickel shape memory alloys

    Gözenekli titanyum nikel şekil bellekli alaşımların üretimi ve karakterizasyonu

    TARIK AYDOĞMUŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. BİLGEHAN ÖGEL

    PROF. DR. ŞAKİR BOR

  3. Tez No

    888734

    Kullanılmış lityum-iyon pil katot malzemesindeki değerli metallerin okzalik asit çözeltisindeki liç kinetiğinin incelenmesi

    Investigation of leaching kinetics of valuable metals in spent lithium-ion battery cathode material in oxalic acid solution

    SAFİYE TANRIVERDİ TERZİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDAT İLHAN

  4. Tez No

    441706

    Nikel ve kobalt katkılı seydişehir alümina tozlarından sinter seramik esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları

    Development of sintered ceramic based materials from seydi̇şehi̇r alumina powders with nickel and cobalt additives and pertinent characterization investigations

    CEREN ERGÜNEŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU

  5. Tez No

    682634

    Atık lityum iyon pillerden hidrometalurjik yöntemlerle stratejik hammadde ve metal geri kazanımı

    The recovery of strategic raw material and metal fromwaste lithium ion batteries by hydrometallurgicalmethods

    İLYAS EMİR ÇUHADAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Cevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM GÜL

Geri Dön