Performance of TPA loaded SBA-15 catalyst in polypropylene degradation reaction
TPA yüklü SBA-15 katalizörünün polipropilenin bozunma reaksiyonundaki performansı
- Tez No: 612895
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP TUTUMLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Plastik malzemeler, düşük maliyetleri ve kolay işlenebilirlik özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Plastik kullanımındaki artış, plastik atık miktarında da artışa neden olmakta ve bu durum çevresel problemlere yol açmaktadır. Gömme, yakma ve geri dönüşüm, plastik atıkların imha edilmesi için kullanılan yöntemlerdir. Gömme yöntemi toprak kirliliğine neden olduğu için uygun bir yöntem değildir. Yakma yöntemi ise, açığa çıkardığı zehirli gazların çevre üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle tercih edilmemektedir. Geri dönüşüm, bu problemleri ortadan kaldırmak için en uygun yöntem olarak görünmektedir. Bu çalışmada, tungstofosforik asit (TPA) yüklü SBA-15 katalizörleri hidrotermal yöntemle, farklı TPA yüklemelerinde sentezlenmiştir. Bu katalizörlerin polipropilenin bozunmasındaki performansının araştırılması için 315 oC ve 400 oC'de 30 dakika sürede, 5°C/dk ısıtma hızıyla, 60 cc/dk akış hızında azot atmosferi altında ve katalizör polimer kütlece 1/2 oranında piroliz deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen malzemelerin karakterizasyonu farklı karakterizasyon yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Sentezlenen malzemeler IV. Tip izoterm göstermiş ve gözenek büyüklükleri 6.7-6.9 nm arasında değişerek mezogözenekliliği göstermiştir. Sentezlenen malzemelerin yüzey alanları yüklenen TPA miktarındaki artışla azalmıştır. Tüm katalizörler Lewis ve Brønsted asit bölgeleri göstermiştir. TPA yüklü SBA-15 katalizörleri PP'in bozunma tepkimesinin aktivasyon enerjisini 172 kJ/mol den 100.5 kJ/mole indirmiştir. Sıvı ürün miktarı tepkime sıcaklığı ve katalizörlerdeki TPA miktarının artmasıyla artarken gaz ürün miktarı azalmıştır. Katalizörler kullanıldığında katı kalıntı gözlemlenmemiştir. TPA yüklü SBA-15 katalizörleri gaz ürünler arasında yüksek izobütan ve etilen seçimliliğine sahiptir. Sıvı ürünlerin büyük çoğunluğu her iki sıcaklıkta C8-C14'den oluşmaktadır. SBA15-TPA 0.20, 315°C'de en yüksek C10 ve 400°C'de en yüksek C14 seçiciliği ile, polipropilenin bozunma tepkimesinde en iyi performansı göstermiştir. 315 °C'de çoğunlukla benzin aralığındaki hidrokarbonlar elde edilirken 400 °C'de çoğunlukla dizel aralığındaki hidrokarbonlar elde edilmiştir
Özet (Çeviri)
Plastic materials are widely used due to their low cost and easy processing properties. With an increase in plastic usage, the amount of plastic wastes has also increased, and this situation causes environmental problems. Landfilling, incineration, and recycling are the methods used for the disposal of plastic wastes. Landfilling is not a convenient method as it causes soil pollution. Incineration is also not preferred due to its harmful effects on the environment caused by toxic gases. Recycling seems to be the most convenient method to eliminate environmental problems. In this study, tungstophosphoric acid (TPA) loaded SBA-15 catalysts with different TPA loadings were synthesized via one-pot hydrothermal method. To investigate the performance of these catalysts in the degradation of PP, pyrolysis experiments were carried out at 315 oC and 400 oC for 30 minutes, with a heating rate of 5°C/min, under nitrogen atmosphere at a flow rate of 60 cc/min and a catalyst to polymer weight ratio of 1/2. Characterization of the synthesized materials was done using various characterization methods. Synthesized materials exhibited Type IV isotherms, and pore sizes changed between 6.7-9.7 nm, showing the mesoporosity of the materials. Surface areas of the synthesized materials decreased with an increase in the amount of TPA loaded. All catalysts exhibited both Lewis and Brønsted acid sites. TPA loaded SBA-15 catalysts decreased the activation energy of PP degradation reaction from 172 kJ/mol to 100.5 kJ/mol. The liquid product amount increased with an increase in the reaction temperature and TPA loading while the gas product amount decreased. The solid residue was not observed when the catalysts were used. TPA loaded SBA-15 catalysts had high isobutane and ethylene selectivity among gas products. The majority of the liquid products consisted of C8-C14 at both temperatures. SBA15-TPA 0.20 showed the best performance in the catalytic degradation of PP with the highest selectivity of C10 at 315°C and C14 at 400 °C. Products in the gasoline range can be obtained mostly at 315 °C, while products in the diesel range can be obtained mostly at 400 °C.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of TPA loaded mesoporous catalysts and their performance in pyrolysis of polypropylene
TPA yüklenmiş mezogözenekli katalizörlerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu ve bu katalizörlerin polipropilen pirolizindeki performansları
CEREN KASAPOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
- Isobutene oligomerization on heteropolyacids supported on silica-based high surface area supports
Silika bazlı yüksek yüzey alanı destek malzemeli heteropoliasitler üzerinde izobüten oligomerizasyonu
ELİF KOCAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER UZUN
- Synthesis of mesoporous catalysts and their performance in pyrolysis of polyethylene
Mezogözenekli katalizörlerin sentezi ve polietilenin pirolizindeki performansları
BUĞÇE AYDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
- Development of bifunctional catalyst for the single-step synthesis of dimethyl ether
Tek basamakta dimetil eter sentezi için çift fonksiyonlu katalizör geliştirilmesi
MEHMETALİ İLKER ŞENER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN