Pirolizle linyitlerin yüzey özelliklerinin ve adsorpsiyon kapasitelerinin değiştirilmesi

Abstract

ÖZET Y. Lisans Tezi PİROLİZLE LİNYİTLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN VE ADSORPSİYON KAPASİTELERİNİN DEĞİŞTİRİLMESİ Ramis BAYRAK Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Yrd.Doç.Dr. Semra KARACA Ortak Danışman: Prof.Dr. Ahmet GÜRSES Bu çalışmada, ilk kısımda farklı sıcaklıklarda CO2 atmosferinde 10 dak. süre ile piroliz edilmiş Balkaya linyitinin yüzeysel morfolojik değişimleri incelendi. Ve bu değişimlerle piroliz edilen linyitde piroliz sıcaklığına bağlı olarak kükürt türlerinin giderimi, kül miktarı ve adsorpsiyon kapasitesindeki değişim ilişkilendirildi. Çalışmanın ikinci kısmında, linyit örneği HC1 ve HC1/HF ile muamele edildikten sonra çeşitli sıcaklıklarda, CO2 atmosferinde 30 dak. süre ile piroliz edildi. Bu örneklerde metilen mavisi adsorpsiyonunun verim ve etkinliğinin örneklerin piroliz sıcaklığına bağlı olarak değişen kükürt giderimi ve kül miktarı ile ilişkileri belirlendi. Çalışma sonucunda şu sonuçlar elde edildi. Çeşitli sıcaklıklarda piroliz edildikten sonra alınan SEM görüntüleri, örneklerin yüzey morfolojilerinin piroliz sıcaklığına bağlı olarak değiştiğini gösterdi. Metilen mavisi adsorpsiyonunun Langmuir izotermleri ile uyum içerisinde olduğu görüldü. Buna göre tek tabaka adsorpsiyon kapasitesinde kömürün organik kükürt içeriğinin artmış olduğu 450-500°C arasında artma olduğu tespit edildi. SEM görüntüleri ve zeta potansiyel ölçümleri dikkate alınarak, metilen mavisi adsorpsiyonu için elverişli aktif merkez sayısının bu sıcaklık aralığında kükürt içeren gazların sekonder reaksiyonları ve piritin dönüşüm reaksiyonlarına bağlı olarak meydana gelen yapısal değişikliklerden önemli ölçüde etkilendiği anlaşıldı. 500°C'nin üzerinde adsorpsiyon kapasitesindeki azalma, bu sıcaklıklarda meydana gelen yapısal değişiklikler sonucu adsorpsiyon için elverişli aktif merkezlerin sayısının kaybolmasına bağlandı. HC1 ve HC1/HF ile muamele edilmiş örneklerin adsorpsiyon kapasiteleri hiç işlem görmemiş ham kömüre göre düştü. HC1 ile ön işleme tabi tutulduktan sonra piroliz edilen kömür örneklerinde adsorpsiyon kapasitesi piroliz sıcaklığının artmasıyla birlikte arttı. Demineralizasyon sonrası piroliz edilen örneklerde ise adsorpsiyon kapasitesi piroliz sıcaklığına bağlı olarak azaldı. 2002, 69 sayfa Anahtar Kelimeler : Yüzey morfolojisi, piroliz, adsorpsiyon kapasitesi, organik kükürt, piritik kükürt, zeta potansiyeli

ABSTRACT Master Thesis CHANGING OF SURFACE PECULIARITY AND ADSORPTION CAPACITY OF A LIGNITE BY PYROLYSIS Ramis BAYRAK Atatürk University Institute of Science Department of Chemistry Supervisor: Yrd.Doç.Dr. Semra KARACA Co-supervisor: Prof.Dr. Ahmet GÜRSES In the first part of this study, morphologic surface changes of Balkaya lignite, which is pyrolysed under C02 atmosphere for 10 minutes at different temperatures, was studied. The sulphur removal depending on the pyrolysis temperature, the amount of ash and the changes in the adsorption capacity were related with the morphologic surface changes of the sample. At the second stage of this study, lignite samples were pre-treated with HC1 and HC1/HF and then pyrolysed for 30 minutes under C02 atmosphere at different temperatures. On these samples, the effectiveness and yields of methylene blue adsorption depending on the different temperatures, sulphur removal and the amount of ash have been determined. The following results have been found. The SEM pictures taken from samples pyrolysis at different temperatures showed that the change in surface morphologies was depended on pyrolysis temperatures. Methylene blue adsorption was consistent with Langmuir adsorption isotherms. This suggests that monolayer adsorption capacity increased at the temperature range 450-500°C where the amount of organic sulphur of the coal increased. SEM pictures and zeta potential measurements indicate that the number of active sites which is essential for methylene blue adsorption is significantly affected from the changes occurred depending on the secondary reactions of gases contain sulphur and pyritic transformation reactions at this temperature range. The decrease in the adsorption capacity over 500 °C was attributed to the disappearance of these active sites because of the structural changes at high temperatures. It was found that the adsorption capacity of the samples which pre-treated with HC1 and HC1/HF was decreased compared to the untreated coal samples. In addition, the adsorption capacity was increased with the increased pyrolyse temperature of pyrolysed samples which pre-treated with HC1. Finally, the adsorption capacity of pyrolysed sample, which demineralised prior to pyrolyse, was decreased depending on the temperature change. 2002, 69 pages Keywords : Surface morphology, pyrolysis, adsorption capacity, organic sulphur, pyritic sulphur, zeta potential