Cation exchange in zeolites, structure modification by using a microwave

Abstract

ÖZ Bu araştırmada değişik yataklardan alınmış klinoptilolit minerali, çeşitli uygulama alanlarında kullanılabilmesinin belirlenmesi için karakterize ve modifıye edildi. Batı Anadolu'daki yataklardan alınan klinoptilolit mineralinin yapısal özelliklerinin FTIR Spectrometresi kullanılarak belirlendi. FTIR Spectralarından alman sonuçlara göre bütün klinoptilolit örnekler karakteristik klinoptilolit adsorpsiyon bandlarını gösterdi. Klinoptilolit mineralinin ısısal özellikleri ısısal analiz sistemleri kullanılarak belirlendi. Analizler çalışılan örneklerin 650 C'ye kadar yapılarında bir değişiklik olmadığı, yatakta mevcut olan Fe203 'ten kaynaklanan faz değişimi olduğu gözlenmiştir. Yüzey alan ve gözenek tayin cihazı ile klinoptilolitin adsorpsiyona bağlı özellikleri N2 ve Ar adsorpsiyonu ile belirlendi. Örnekler kullanılan gazlara göre faklı adsorpsiyon davranışı göstermiştir. Klinoptilolit örneklerinin mesaporous (ortaboy gözenek) oldukları bulunmuştur. Daha sonra Bigadiç minerali iyon değişim yöntemi ile modifıye edildi. İyon değişimi, İN NaCl çözeltisi ile sıcaklığı 80 °C ye sabitlenmiş su banyosu ve mikrodalgada 10, 60 ve 120 dak. yapıldı. Mikrodalga ve subanyosu ile iyon değişiminin modifikasyona etkileri yapılan analizler sonucunda karşılaştırıldı. İki saat sonunda mikrodalga ve subayosunda yapılan katyon değişimi sonunda zeolit içindeki Na+ yüzdesi sırası ile 3.24%, 2.25 % olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar mikrodalganın daha etkin olduğu göstermiştir.

ABSTRACT In this research, characterization and modification of clinoptilolite minerals from different deposits have been studied to determine its utility for different applications. Clinoptilolite minerals obtained from the source located in Western Anatolian were characterized by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to determine the structural properties. The FTIR spectra of the samples showed the characteristic vibrations of the clinoptilolite framework. Thermal properties were determined using Differential Thermal Analyzer (DTA), Thermal Gravimetric Analyzer (TGA), and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The analysis showed that the structure of the samples were stable up to 650 °C and due to the Fe2Û3 present in the tuff, phase inversion was observed. Accelerated Surface Area and Porosimeter (ASAP 2010) used to determine the adsorption- related properties using N2 and Ar adsorption isotherms. The samples showed different adsorption behaviour toward each gas. The pore size distribution of clinoptilolite samples showed that they have mesaporous structure. The clinoptilolite was modified by ion exchange using IN NaCl salt solution in waterbath, and in microwave maintained at 80 °C for 10 min, 60 min and 120 min. The efficiency of each method on ion exchange was compared. The Na+ amount in the zeolite was found to be 2.25 and 3.24 % by weight after 2 hours of exchange in waterbath and microwave, respectively. The results showed that microwave method used for modification was more efficient.