Silis dumanı destekli sıfır değerlikli nano demir kompozitin sentezlenmesi ve biyoyağ üretimi için katalizör olarak etkinliği
The synthesis of silica fume supported nano zero-valent iron composite and effectiveness as a catalyst for a bio oil production
- Tez No: 828089
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAHAR BAYRAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Günümüzde artan enerji ihtiyacını karşılamak için çevreye zararlı fosil yakıtların yerine alternatif enerji kaynakları araştırılmaktadır. Doğada bulunan çevreye zararsız biyokütlelerden elde edilen enerji, güvenilir ve temiz enerji kaynağı olarak kullanımı giderek artmaktadır. Bu çalışmada biyokütle kaynağı olarak doğada atık halde bulunan çevreye zararsız ceviz kabuklarının sıvılaştırılması ile alternatif yakıt üretimi hedeflenmektedir. Bu amaçla baca gazı atıklarından olan silis dumanı desteğinde sıfır değerlikli nano demir katalizör olarak kullanılmıştır. Böylece hem atıkların değerlendirilmesi hem de sıvılaştırma verimini artırmak amaçlanmaktadır. Elde edilen katalizörün doğrudan sıvılaştırma verimi üzerine etkisi; sıcaklık, süre, katı/çözücü oranı ve katalizör miktarı parametreleri birlikte incelenecektir. Yöntem: Bu çalışma üç temel aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada silis dumanı destekli nano sıfır değerlikli demir katalizörün sıvı faz kimyasal redüksiyon yöntemi ile elde edilmesi ve ikinci aşamada biyokütlenin sıvılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Farklı parametrelerin katalitik ve katalitik olmayan koşullarda sıvılaştırma üzerine etkisi incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise elde edilen biyo yağ ve çarların yakıt özelliklerinin belirlenmesi için birçok analiz gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Sentezlenen SD/NZVI katalizörünün karakterizasyonu yapılmıştır. SEM görüntülerinde silis dumanı desteği üzerine nano demirin çubuk yapılar halinde bağlandığı görülmüştür. TEM mikrografından elde edilen veriler ile 80-240nm nano yapılar oluştuğu bulundu. BET sonuçlarında katalizör yüzey alanı SD için 22,82 m2 /g'dan, SD/NZVI için 44,13 m 2 /g'a yükselmiştir. FTIR sonuçları ile metalik yapıların yüzeyle oluşturduğu bağlar ve silis dumanına ait pikler gözlendi. XRD sonuçları ile nano demirin ve demirin oksitlenmiş formlarının varlığı gösterildi. %(Yağ+gaz) dönüşümü; sıcaklık artırıldığında %35,1'den %46,7'ye, reaksiyon süresinin artırılmasıyla %32,2'den %46,5'e artmıştır. Benzer olarak katı/çözücü oranının artırılması %(yağ+gaz) dönüşümünü %28,0'den %47,5'e artırmıştır. Ayrıca aynı şartlarda katalitik olmayan koşullarda %42,5 olan %(yağ+gaz) dönüşümü %6 katalizör kullanıldığında %65,3'e yükselmiştir. Elde edilen biyoyağların GC/MS analizlerine göre önemli ölçüde aromatik ve poliaromatik bileşiklerden oluştuğu bulunmuştur. Sıcaklık, reaksiyon süresi, katı/çözücü oranı ve katalizör miktarının artışıyla beraber çar verimi düşmüştür. Çar veriminin düşmesi, toplam dönüşümün ve sıvı ürün miktarında artış olduğunu kanıtlamaktadır. Ayrıca çarlara ait üst ısıl değerleri, başlangıçtaki ceviz kabuğuna kıyasla %16.57- 92.07 arasında artış göstermiştir. Sonuç: Biyokütlenin silis dumanı destekli nano sıfır değerlikli demir varlığında doğrudan sıvılaştırılması işleminde, katalizörün uygun koşullarda verimi artırdığı tespit edilmiştir. Elde edilen biyoyağın yakıt veya yakıt türevi olarak kullanılabildiği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Purpose: Nowadays, alternative energy sources are being researched instead of environmentally harmful fossil fuels to meet the increasing energy demand. Energy obtained from environmentally harmless biomass in nature is increasing its use as a reliable and clean energy source. In this study, it is aimed to produce alternative fuel by liquefying environmentally friendly walnut shells, which are waste in nature as a biomass source. For this purpose, nano-zero-valent iron was used as a catalyst in the support of silica fume, which is a flue gas waste. Thus, it is aimed to both evaluate the wastes and increase the liquefaction efficiency. The effect of the obtained catalyst on the direct liquefaction yield will be investigated together with the parameters of temperature, time, solid/solvent ratio and catalyst amount. Method: This study consists of three main stages. In the first stage, silica fume supported nanozerovalent iron catalyst was obtained by liquid phase chemical reduction method, and in the second stage, the liquefaction of the biomass was carried out. The effects of different parameters on liquefaction with and without catalyst were investigated. In the third stage, many analyzes were carried out to determine the fuel properties of the obtained bio oil and chars. Findings: Characterization of the synthesized SD/NZVI catalyst was performed. In SEM images, it was seen that nano iron was bonded as rod structures on silica fume support. It was found that 80-240nm nanostructures were formed with the data obtained from the TEM micrograph. In the BET results, the catalyst surface area increased from 22.82 m2 /g for SD to 44.13 m2 /g for SD/NZVI. The bonds formed by the metallic structures with the surface and the peaks of silica fume were observed with the FTIR results. The presence of nano-iron and oxidized forms of iron was demonstrated by XRD results. %(Oil+gas) conversion increased from 35.1% to 46.7% with increasing temperature, and from 32.2% to 46.5% with increasing reaction time. Similarly, increasing the solid/solvent ratio increased the %(oil+gas) conversion from 28.0% to 47.5%. In addition, %(oil+gas) conversion, which was 42.5% when no catalyst was used under the same conditions, increased to 65.3% when 6% catalyst was used. According to the GC/MS analysis of the obtained bio-oils, it was found that it consisted of aromatic and polyaromatic compounds to a significant extent. Char yield decreased with increasing temperature, reaction time, solid/solvent ratio, and catalyst amount. The decrease in char yield proves an increase in the total conversion and the amount of liquid product. In addition, the higher heating values of the chars increased between 16.57 and 92.07% compared to the initial walnut shell. Results: In the process of direct liquefaction of biomass in the presence of silica fume supported nano-zerovalent iron, it was determined that the catalyst increased the efficiency under suitable conditions. It has been determined that the obtained bio-oil can be used as a fuel or a fuel derivative.
Benzer Tezler
- Çimento esaslı silis dumanlı uçucu küllü kompozitlerin sem ve xrd destekli görsel analizlerin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Modeling of sem and xrd visual analysis of cement base silica fume fly ash composites with artificial neural networks
BURHAN UZBAŞ
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN
- Çelik lif donatılı betonların performansa dayalı tasarımı ve optimizasyonu
Optimization and performance based design of steel fiber reinforced concretes
MUHSİN YALÇIN
Doktora
Türkçe
2009
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANAN TAŞDEMİR
- Silis dumanı ve uçucu külün perlit ve pomza ile üretilen hafif betonların özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
The effects silica cume and flx ash on the properties of lighweight concretes made from perlite and pumice
RAMAZAN DEMİRBOĞA
Doktora
Türkçe
1999
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. RÜSTEM GÜL
- Silis dumanı katkılı betonarme elemanlara klorür etkisinin hızlandırılmış korozyon deneyi ile araştırılması
Başlık çevirisi yok
NABİ YÜZER
Doktora
Türkçe
1998
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİYE AKÖZ
- Silis dumanı içeren harçlarda alkali-silika reaksiyonunun deneysel olarak değerlendirilmesi
Experimental evaluation of alkali-silica reaction in mortars containing silica fume
ÇİĞDEM ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR ERDOĞDU