Batı Anadolu klinoptilolit zeolitinde Na+1-Ca+2 and Na+1 and Mg+2 iyon değişim dengesi

Abstract

III BATİ ANADOLU KLINOPTlLOüT ZEOLffiNDE Na+1-Ca+2 ve Na+1-Mg+2 İYON DE?İŞİM DENGESİ (Yüksek Lisans Tezi) Elif Tûrkekal GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Haziran 1995 ÖZET Fosfatların çevre kirliliğine olumsuz etkileri, deterjanlarda fosfatlar yerine kullanılabilecek maddelerin araştırılması gereğini ortaya çıkarmıştır. Zeolitler, suda sertlik yapan kalsiyum ve magnezyum iyonlannı iyon değişim yoluyla yapısına alarak ortamdan uzaklaştırmakta ve bu özelliği ile deterjanlarda kullanılmaktadır. Ülkemizde oldukça geniş rezervleri olduğu bilinen doğal klinoptifolitin deterjanlarda kullanımı ile ilgili çalışmalara destek vermek üzere doğal klinoptiiolitin iyon değişim dengesi çalışma konusu olarak seçildi. Bu çalışmada, Batı Anadolu klinoptüolitinin 25° C ve 60° C sıcaklıklarda Na+1-Ca+2 ve Na+1-Mg+2 ikili iyon değişim dengesi incelendi. Na+1-Ca+2 ikili iyon değişim deneyleri için 0.08 N, 0.154 N ve 0.177 N CaCI^HgO çözeltileri kullanıldı. Na+1-Mg+2 ikili iyon değişim deneyleri için 0.051 N ve 0.1 N MgCI26H20 çözeltileri kullanıldı. Klinoptiiolitin sodyum formu 70° C ortam sıcaklığında 2 N NaCI çözeltisi ile teması sonucunda hazırlandı. İyon değişim deneylerinde farklı zeolit / çözelti oranlarında (0.1'den 30 ' a kadar) karışımlar hazırlandı. Bu karışımlar sıcaklığı bilinen su banyosunda dengeye gelme süresine kadar bekletildi.IV Çalışılan iyon değişim sistemleri için, ikili denge izotermleri çizildi ve denge durumundaki seçicilik değerleri ve termodinamik denge sabitleri hesaplandı. Na+1-Ca+2 ikili iyon değişim sistemi için elde edilen denge izotermleri, kftnoptltolltin A2 (A katyonu için zeolit fazı mof kesri) *nin ortalama 0-0.41 aralığında kalsiyum iyonuna, 0.41-1 aralığında ise sodyum iyonuna seçici olduğunu göstermiştir. Deney sonuçlarına göre Na+1-Ca*2 ikili iyon değişim sisteminde sıcaklık artışıyla seçiciliğin arttığı görülmüştür. Toplam çözelti konsantrasyonu seçiciliği etkilememektedir. Na+1-Mg+2 ikili iyon değişimi için elde dilen denge izotermleri ise, klinoptilolitin Az'nin ortalama 0-0.39 aralığında magnezyuma, 0.39-1 aralığında sodyuma seçici olduğunu göstermiştir. Bu iyon değişim sistemi için sıcaklık ve toplam çözelti konsantrasyonunun seçiciliğe belirli bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Na^-Ca*2 iyon değişim sisteminin serbest enerji değişimi, 25° için 2.89 kj/eşdeğer g, 60° C için ise 3.07 kj/eşdeğer g bulunmuştur. Na+1-Mg+2 iyon değişim sisteminin serbest enerji değişimi 25CC için 4.318 kj / eşdeğer g 60°C için 4.675 kj / eşdeğer g olarak bulunmuştur. Anahtar kelimeler: Klinoptilolit, iyon değişimi

THE BINARY ION EXCHANGE EQUILIBRIA OF Na+1-Ca+2 and Na+1-Mg+2 OF WESTERN ANATOLIA CLINOPTILOLITE (M.Sc. Thesis) Elif Türkekal GAZi UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY June 1995 ABSTRACT The adverse effects of phosphates to the enviroment resulted in the need for the investigation of new metarials which can be substituted in place of phosphates in detergents. By the ion exchenge, zeolites remove calcium and magnesium ions which cause water hardness and due to this property, they have been added to the detergent formulations. Since it is known that large deposits of natural zeolite clinoptilolite are present in our country, ion exchange in clinoptilolite was chosen as the subject of this study to support the studies related to the use of clinoptilolite in detergents. In the present work, the binary ion exchange equilibria of Na+1-Ca+2 and Na+1-Mg+2 of Western Anatolia Clinoptilolite at 25° C and 60° C were investigated. For the binary ion exchange equilibria of Na+1-Ca+2, calcium chloride solutions which have the total concentration of 0.08 N, 0.154 N and 0.1 77 N were used. Magnesium chloride solutions which the total concentration of 0.051 N and 0.1 N were used for the binary exchange equilibria of Na+1- Mg+2. Sodium forms of clinoptilolite were prepared by treating the sample with 2N sodium chloride at 70° C. The mixtures which are different zeolite/solition ratios were used at the ion exchange experiments. This mixtures were kept at the constant temperature water untill equilibrium was achieved.VI For the ion exchange systems studied, binary equilibria isotherms were drawn and selectivity coefficients and thermodynamic equilibrium constants were evaluated. Equilibrium isotherms drawn for the binary ion exchange system of Na+1-Ca+2 show that the clinoptilolite is selective for calcium in the range of 0-0.41 of Az. The selectivity of clinoptilolite for sodium lies between 0.41-1 of the range of Az. Experimental results showed that in the binary ion exchange system of Na+1-Ca+2 selectivity increases with the increase in temperature Total solution concentration does not influence the selectivity. Equilbrium isotherms drown for the binary ion exchange system of Na+1-Mg+2 show that the clinoptilolite is selective for magnesium lies between 0-0.39 of the range of Az. The selectivity of clinoptiloite for sodium lies between 0.39-1 of the range of Az. Any significant effects of the temperature and total solution concentration on selectivity were not observed for this binary ion exchange system. For the binary ion exchange system of Na+1-Ca+2, free energy change, was determined 2.89 KJ/equivalent at 25°C and 3.07 KJ/equivalent at 60°C. For the binary ion exchange system of Na+1-Mg+2,free energy change was calculated 4.318 KJ/equivalent at 25°C and 4.675 KJ/equlivalent at 60°C. Key words: Clinoptilolite, ion exchange