Kırmızı çamurdan yapay zeolit sentezi

Abstract

Zeolitler, etkili büyük yüzey alanı ve gözenekli yapılarından dolayı iyon değiştirmeve adsorbsiyon, ayırma, katalitik reaksiyonlar gibi çeşitli endüstriyel proseslerdekullanılan alüminasilikat kristal yapısına sahip maddelerdir. Zeolit A veya zeolitNaA sodyumalümina silikatların yapay şeklidir. Günümüzde zeolit A, deterjanendüstrisinde fosfat tuzlarının yerine kullanılmakta ve bitki ve hayvan hayatıüzerinde zararlı etkiler gösteren fosfat kirlenmesini azaltmaktadır.Bu çalışmada zeolit A boksitin liç atığı olan kırmızı çamurdan füzyon ve hidrojelyöntemi ile sentezlenmiştir. Zeolit sentezinde kırmızı çamur ile sodyum hidroksit (1:1) oranında homojen bir şekilde karıştırılmış, daha sonra nikel krozede 500 - 600ºC'de muffle fırında 1 saat yakılmıştır. İkinci olarak füzyon ürünü destile sudaçözülmüş ve daha sonra karışıma 4 mL sodyum silikat ilave edilmiştir. Karışım farklısıcaklık (60, 80 ve 90 ºC) ve zamanlarda (12, 16, 20, 24 saat) kristallendirilmiştir.Elde edilen zeolit ürünlerinin mineralojik analizi X-ışını kırınım cihazı (XRD) ileyapılmıştır. Morfolojik analizler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve FourierTransform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ile yapılmıştır. Katyon DeğişimKapasitelerinin (KDK) ölçülmesinde kimyasal teknikler kullanılmıştır. Deneyselsonuçlar zaman ve sıcaklığın kristalizasyonda önemli etkisi olduğunu göstermiştir.Füzyon yöntemi ile yapılan çalışmada en iyi sonuç 90 ºC'de16 saat kristallendirilenzeolitte görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Zeolit A, kırmızı çamur, füzyon, sentez.

Zeolites are a class of crystalline aluminosilicate materials suitable for a variety ofindustrial processes, such as catalytic reactions separations, adsorption and ionexchange, due to their porous and open network structure resulting in a largeeffective surface area zeolite NaA or zeolite A is the synthetic form of sodiumaluminosilicate. Nowadays zeolite A, which is a widely used synthetic zeolite, isused in detergent industry instead of phosphate salts to decrease phosphate pollutionthat has harmful effects on plant and animals.In this study zeolite A has been synthesized by fusion method from red mud which isthe waste of the leaching of bauxide. In the zeolite synthesis method the red mudprecipitates were fused with sodium hydroxide (NaOH) in a 1:1 ratio to obtain ahomogeneous mixture; it was then heated in a nickel crucible in air at 550 ºC for 1 h.Secondly the fusion product was ground and dissolved in distiled water, then 4 mLsodium silicate solution added. The mixture was then crystallised under staticconditions at different temperatures (60, 80 and 90 ºC) and different times (12, 16,20, 24).The mineralogical analysis of the zeolite material produced was performed using X-Ray Diffaction (XRD). Scanning electron microscopy (SEM) was used to determinethe morphology of zeolites, Fourier Transformed Infrared Spectrometry (FTIR) andCation Exchange Capacity (CEC) techniques were used for chemicalcharacterisation. Experimental results have demonstrated that parameters such astime and temperature have a significant effect on degree of zeolitisation achieved.The fusion method yields the best result for 90 ºC and 16 hours.Keywords: Zeolite A, red mud, synthesis, fusion.