Theses supervised by Prof. Dr. Metin Gürü
16 theses · Gazi University
Magnezyum borat sentezi ve alev geciktirici pigment olarak kullanılabilirliği
Türkiye sahip olduğu bor rezervleri ve cevherlerinin kalitesi ile dünyanın önde gelen ülkelerindendir. Buna rağmen ürünlerinin çeşitliliği sahip olunan potansiyel yanında çok azdır. Ürün çeşidinin az olması ve pazarlama konusundaki sıkıntılar nedeniyle yapılan dış satışlar istenilen düzeyde olmayıp, konsantre cevher ve rafine ürünler ile sınırlı kalmaktadır. Bu nedenle de değişik bor ürünleri elde edilmesine yönelik çalışmaların yapılmasına ihtiyaç duyulmaktadır.Literatürde magnezyum borat sentezleri, kristallendirme ve çöktürme, mekanokimyasal işlem, mikrodalga ısıtma ve CVD yöntemleri gibi yöntemlerle yapılmaktadır. Magnezyum borat sentezindeki amaç istenilen kimyasal yapıdaki bileşiği optimum şartlarda elde etmek ve ürünün tane boyutunu minimize ederek nano boyuta ulaşmaktır. Ayrıca çevreye duyarlı malzeme üretmek amaçlanmıştır. Yapılan bu çalışmada magnezyum borat sentezi katı faz reaksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Katı faz reaksiyonu ile ülkemizde bol bulunan ve ucuz olan magnezyum oksit ve bor oksit ile yüksek sıcaklıkta magnezyum borat sinterlemesi yapılmıştır. Ürünler karakterize edilmiş ve uygun bir bağlayıcı vasıtasıyla boya haline dönüştürülmüştür. Yapılan çalışma sonucundav1-1 mol oranıyla hazırlanmış ve sinterlenmiş numunenin FTIR ve XRD grafiklerinde Mg2(B2O5) ve MgB4O7 piklerine rastlanmış ve 900 ºC'de 1-1 mol oranıyla hazırlanmış numunenin ekonomiklik ve performans açısından en uygun mol oranı olduğu tespit edilmiştir. Magnezyum borat katkılı boyaların alev geciktirme ve yüksek sıcaklığa dayanım özellikleri incelenmiş ve karakterizasyon işlemleri sonucu yüzeyi magnezyum borat katkılı silikon bağlayıcı ile hazırlanmış çinko levhaların üzerinde 800 ºC' de bozunmanın gerçekleşmediği tespit edilmiştir. Ayrıca çalışmalar sonucu bulunan %39'luk limit oksijen değeri ise üretilen magnezyum borat bileşiğinin alev geciktirici özelliği olduğunun göstergesidir
Suda petrol kirliliğinin atık strafor, çaylifi ve polistiren köpük sorbentleri ile giderilmesi
Günümüzde, sudaki petrol kirliliklerinin temizlenmesinde yaygın olarak kullanılmakta olan emici malzemelerle ilgili yapılan bu çalışmada, adsorban olarak seçilen granül strafor, çay lifleri ve polistiren köpük atıklarının su ve tuzlu sudaki Adıyaman ve Kerkük petrollerini adsorplama kapasiteleri ASTMF726-06 metodu çerçevesinde kısa ve uzun süreli testlerle, yüzey alanları ise BET metoduna göre belirlenmiştir. Yüzey alanları, straforun 461,31, çay lifinin 472,75, polistiren köpüğün 576,87 m2/g olarak tespit edilmiştir. Standarda göre seçilen 0,4, 0,6, 0,8 ve 1 g lık adsorbanların 200 ml?lik sudaki Adıyaman ve Kerkük petrollerinin özgül absorpsiyon kapasitelerinin belirlenmesi için yapılan kısa süreli deneylerin sonucunda; sırasıyla Adıyaman petrolünü, straforun 5,94; 5,87; 4,38 ve 3,15, çay lifinin 12,20; 10,12; 9,84 ve 9,62, polistiren köpüğün 33,01; 27,59; 26,05 ve 24,92 g emilen petrol/g adsorban olarak, Kerkük petrolünü, straforun 4,59; 3,44; 3,35 ve 3,17, çay lifinin 11,76; 11,10; 10,44 ve 9,80, polistiren köpüğün 31,50; 24,64; 23,42 ve 23,21 g emilen petrol/g olarak adsorplayabildiği tespit edilmiştir. Test sonucunda, her bir adsorbanın en yüksek özgül absorpsiyon kapasitesinin 0,4 g?lık miktarlar ile sağlandığı görülmüştür. Bu miktarla yapılan uzun süreli test neticesinde, adsorbanların Adıyaman ve Kerkük petrollerini özgül absorpsiyon kapasiteleri sırasıyla, straforun 8,06 ve 5,32, çay lifinin 15,63 ve 13,16, polistiren köpüğün 41,46 ve 39,01 g emilen petrol/g adsorban olarak bulunmuştur. Deneyler, 0,4 g?lık adsorbanların 200 ml tuzlu suda Adıyaman ve Kerkük petrollerini özgül absorpsiyon kapasitelerinin belirlenmesi için tekrarlanmıştır. Kısa test sonucunda sırasıyla, straforun 5,01 ve 3,23, çay lifinin 11,17 ve 10,18, polistiren köpüğün 29,74 ve 26,73, uzun test sonucunda; straforun 6,94 ve 4,40, çay lifinin 12,07 ve 11,54, polistiren köpüğün 35,21 ve 32,27 g emilen petrol/g adsorban olarak belirlenmiştir. Kısa ve uzun süreli test metotlarına göre yapılan çalışmalar neticesinde, yüzey alanı en büyük olan polistiren köpüğün, çay lifi ve strafora göre özgül absorpsiyon kapasitesinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Petrol kirliliği, adsorpsiyon, adsorban malzemeler, absorpsiyon, strafor, çay lifi, polistiren köpük
Şeftali çekirdek içleri ve kavun çekirdeklerinden yağ ve fitosterollerin süperkritik karbon dioksit ile özütlenmesi
Fitosteroller olarak adlandırılan bitki sterolleri bitki hücresi zarının önemli yapısal bileşenleridirler. Tüketimlerinin düşük yoğunluklu lipoprotein (LDL) kolesterol ve toplam kolesterol seviyelerini düşürdükleri ve dolayısıyla kardiyovasküler hastalık riskini azalttıkları bilinmektedir. Yapılan bu çalışmada, ekonomik değeri olmayan şeftali (Prunus persica) çekirdeği içlerinden ve kavun (Cucumis melo) çekirdeklerinden fırın modelli süperkritik özütleme cihazı kullanılarak, süperkritik karbon dioksit ile yağlar özütlenmiştir. Özütlenen yağlarda bitkilerde en çok bulunan ß-sitosterol, stigmasterol ve kampesterol fitosterollerinin varlığı araştırılmıştır. Sonuçlara göre şeftali çekirdek içlerinden özütlenen yağlarda ß-sitosterolün, kavun çekirdeklerinden özütlenen yağlarda ise ß-sitosterol ve stigmasterolün bulunduğu tespit edilmiştir. Çalışmada ayrıca, süperkritik akışkan ile özütleme işleminde etkili olduğu bilinen sıcaklık, basınç, süperkritik akışkanın akış hızı, numune boyutu ve özütleme süresi parametrelerinin özütlenen yağ ve fitosterol miktarlarına etkisi incelenmiştir. Özütlenen yağlardaki fitosterollerin nitel ve nicel analizleri Gaz Kromatografisi - Kütle Spektrometresi (GC-MS) cihazı ile yapılmıştır. Nicel analizlerde deneysel hataların önüne geçmek için başlangıç standardı (5?-kolestan) kullanılmıştır. Şeftali çekirdek içleri ile yapılan çalışmalar sonucunda, parametrelerin çalışma aralıklarında, en uygun sıcaklık, basınç, CO2 akış hızı, ortalama çekirdek içi partikül çapı ve özütleme süresi değerleri sırasıyla 40 °C, 200 bar, 7 ml/min, 0,3 mm ve 3 saat, bu değerlerde özütlenen yağ miktarı 35,3 g/100 g çekirdek içi, ß-sitosterol miktarı ise 1220 mg/kg çekirdek içi olarak bulunmuştur. Kavun çekirdekleri ile yapılan çalışmalar sonucunda, parametrelerin çalışma aralıklarında, en uygun sıcaklık, basınç, CO2 akış hızı, ortalama çekirdek partikül çapı ve özütleme süresi değerleri sırasıyla 33 °C, 200 bar, 6 ml/min, 0,4 mm ve 3 saat, bu değerlerde özütlenen yağ miktarı 36,8 g/100 g çekirdek, toplam fitosterol miktarı ise 425 mg/kg çekirdek (ß-sitosterol; 304 mg/kg çekirdek, stigmasterol; 121 mg/kg çekirdek) olarak bulunmuştur. Yapılan çalışma sonucunda fabrikaların atıkları olan meyve çekirdekleri gibi maddelerden yağların elde edilmesiyle ve içerisinde insan sağlığına yararlı olan bileşiklerin (fitosteroller) belirlenmesiyle ülke ekonomisine ve insan sağlığına yararlı olabilecek bir çalışma yapıldığı düşünülmektedir.
Mekanokimyasal yöntemle demir silisyum bileşiğinin üretilmesi ve radar absorpsiyon malzemesi olarak kullanılabilirliği
Radar absorpsiyon malzemeleri (RAM); radar tarafından gönderilen elektromanyetik dalganın bir kısmını soğurarak malzemenin radarda tespitini güçleştiren malzemelerdir. Ülkemizde maalesef RAM üretimi yapılamadığı için yurt dışından ithal edilmesi gerekmektedir. RAM vb. stratejik öneme sahip ürünleri ülkemizde üretirsek hem kendi silahlı kuvvetlerimizde istediğimiz yerde ve zamanda kullanabilmesi hem de diğer ülkelere bu malzemelerin satışının yapılabilmesi mümkün olacaktır. RAM olarak kullanılabileceği değerlendirilen demir silisyumun üretilmesine bu yüzden karar verilmiştir. Bu doktora çalışmasında da; yüksek enerji çarpımlı öğütücü ile yapılan mekanokimyasal teknik kullanılarak demir silisyumun üretilmesi, üretilen malzemenin uygun bağlayıcı ile karıştırılarak yüksek sıcaklığa dayanıklı hale getirilmesi ve radar absorpsiyon malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Demir silisyum (Fe3Si) üretim koşullarının optimize edilmesi için parametrik çalışma yapılmıştır. Parametrik çalışmada en önemli parametre olan silisyum miktarı ilk önce optimize edilmiş ve %17 olarak belirlenmiştir. Daha sonra sırasıyla en uygun çalkalama süresi, sinterleşme sıcaklığı ve süresinin belirlenmesi için deneysel çalışma yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda çalkalama süresi 1000 dakika, sinterleme sıcaklığı 12000C ve sinterleme süresi de 2 saat olarak optimize edilmiştir. Fe3Si üretilebilmesiyle RAM için en önemli kısım olan manyetik ışınları soğurma özelliğine sahip pigment üretimi sağlanmıştır. Üretilen pigmentin boya haline getirilebilmesinde yüksek sıcaklık dayanımı da amaçlandığı için silikon esaslı bağlayıcının kullanılmasına karar verilmiştir. Hazırlanan boya hem 18-40 GHz aralığında yaklaşık -16 dB absorpsiyon yaptığı hem de 5700C'a kadar özelliklerini koruduğu için yüksek sıcaklığa dayanıklı RAM olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir.
Mekanokimyasal yöntemle radar absorplayıcı madde sentezlenmesi için reaktör tasarımı ve katkılarla absorplayıcı malzemenin geliştirilmesi
İleri teknolojik malzeme üretiminde; geleneksel metotlarla üretilemeyen ve birbiri içerisinde karışmayan malzemelerin üretilebilmesi için boyut küçültme, katı faz reaksiyonları ve mekanik alaşımlama gibi üretim yöntemleri kullanılabilmektedir. Bu üretim yöntemleri için değişik değirmen tipleri geliştirilmiştir. Bu değirmenlerden enerji çarpanı en yüksek olanı salınımlı tip değirmenlerdir. Salınımlı tip değirmenlerin reaktörlerinin çok küçük olması nedeniyle üretilebilen malzeme miktarı 10-20 g mertebesindedir. Bu miktarın artırılabilmesi için daha büyük hacimli reaktör tasarımları ve imalatları yapılmış olup deneysel çalışmalarda kullanılarak performansları test edilmiştir. Tasarlanan reaktör çapları 59 mm ve 90 mm'dir. Pilot ölçekli üretimler için tasarlanan 90 mm çapında reaktörün bağlanabileceği salınımlı tipte cihaz bulunmaması nedeniyle bu reaktörün bağlanabileceği 12 tutuculu yüksek enerji çarpımlı öğütücü tasarlanarak imalatı yapılmıştır. Tasarlanan cihazın sonlu elemanlar metoduyla analizleri yapılarak cihazın enerji çarpanları bulunarak kullanılmakta olan salınımlı tipteki cihazla (SPEX 8000) karşılaştırılmıştır. Serbest ticareti yapılmayan ve uluslar arası ilişkilerde dostluk temeline dayalı olarak temin edilebilen oldukça pahalı ve stratejik bir malzeme olan Radar absorpsiyon malzemelerini ülkemizde daha yüksek performans özelliklerine sahip olarak üretebilmek için çalışmalar yapılmıştır. Bu kapsamda hali hazırda RAM olarak kullanılan demir silisyum içerisine ferromanyetik malzemeler olan nikel ve kobalt ile ferromanyetik olmayan krom ve bor katkıları eklenerek XRD, TGA analizleri ve absorpsiyon kapasitesi ölçümleri yapılarak optimum katkı miktarları belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda tasarımı ve imalatı yapılan 12 tutuculu yüksek enerji çarpımlı öğütücünün patent başvurusu yapılmıştır. Ayrıca bu cihaz kullanılarak üretilen katkılı demir silisyumların yapılan analiz ve ölçümler sonucunda Curie sıcaklıkları ve absorpsiyon kapasiteleri tespit edilmiştir. Yapılan analizler neticesinde absorpsiyon kapasiteleri -10 dB mertebesinde olan krom ve bor katkılı demir silisyumun RAM olarak kullanılabileceğine karar verilmiştir. Ayrıca Curie sıcaklığı demir silisyuma göre daha yüksek olan kobalt katkılı demir silisyumun da yüksek sıcaklık (6000C) uygulamalarında RAM olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir. Ancak; nikel katkılı demir silisyumun düşük absorpsiyon kapasitesi ve Curie sıcaklığından dolayı RAM olarak kullanılamayacağı tespit edilmiştir.
Tuz bileşiklerinden borhidrür sentezi ve katalitik dehidrojenasyonu
Günümüzde gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Fosil enerji kaynaklarının sonlu olması yüzünden temiz enerji kaynakları arayışı kaçınılmazdır. Bu sebeple hidrojen gelecekte dikkate alınması gereken en önemli ve kayda değer bir enerji kaynağıdır. Hidrojenin üretimi konusunda sorun yaşanmazken, depolanması alanında bazı sorunlar varlığını sürdürmektedir. Hidrojenin depolanmasında kimyasal bileşikler arasında metal borhidrürler büyük öneme sahiptir.Bu araştırmada mekanokimyasal yöntemle daha önce literatürde denenmemiş NaCl, KCl, KBO2, LiBO2 ve B2O3 yüksek enerji çarpımlı reaktörde MgH2 ile reaksiyona sokularak yüksek sıcaklık ve basınç olmadan inert (Ar) atmosfer altında metal bor hidrürler (MBH4) sentezlendi. Katı faz reaksiyonu ile 300, 600, 800 ve 1000 dakika reaksiyon sürelerinde ve farklı stokiyometrik MgH2/tuz bileşikleri 0,65; 1; 1,3; oranlarında reaksiyon gerçekleştirildi. Elde edilen karışımların saflaştırılmasında çözücü olarak etilendiamin kullanıldı. Saflaştırılan MBH4 ve yan ürünler FT-IR ve XRD analizleri ile karakterize edilerek saf NaBH4, KBH4 ve LiBH4 üretimi gerçekleştirildi. Daha sonra NaBH4'den hidrojen geri kazanımı için daha önce literatürde denenmemiş olan aktif merkezi CoI2 olan aktif karbon destekli katalizörler geliştirildi. Dehidrojenasyon işleminde % 20, % 30, % 40 ve % 45 CoI2 içerikli katalizörlerin H2 çıkış hızları ve dayanımları belirlendi. Katalizörlerin yüzey özelliklerinin ve elementel içeriklerinin belirlenmesi için SEM-EDS ve BET analizleri yapıldı. Ayrıca dehidrojenasyon için geliştirilen % 20, % 30 ve % 40 CoI2 içeren katalizörlerin fiziksel dayanımları ve çevrim sayıları tespit edildi. % 20 CoI2 28 deneme sonra deaktive oldu. % 30 CoI2 ve % 40 CoI2 katalizörleri aktivasyonu devam ederken analizler için 300 deneme sonunda çalışmalar sonlandırıldı. % 45 CoI2 katalizörü ise çalışmaların ilk başında bazik çözelti içinde çatlayarak dağılma gösterdiği için çalışmalar gerçekleştrilmedi. H2 çıkış hızı en yüksek % 40 CoI2 katalizöründe gerçekleştiği tespit edildi. % 40 CoI2 içeren katalizör ile NaBH4, KBH4 ve LiBH4'e ait 20-70 °C aralığında 8 farklı sıcaklıkta kinetik özellikleri incelenerek aktivasyon enerjileri hesaplandı. 20-70 °C aralığında, % 40 CoI2 içeren katalizörle yapılan kinetik çalışmaları sonucunda; CoI2 ile yapılan dehidrojenasyon çalışmaları NaBH4 için literatürle benzerlik göztererek hidrojen çıkış hızı 111-917 ml/dakika.g(katalizör), KBH4 için 40,7-754,3 ml/dakika.g(katalizör), LiBH4 için 12,7-653,9 ml/dakika.g(katalizör), hızları tayin edildi. Çalışmalarda NaBH4 için 20-70 °C aralığında 0. derece reaksiyon derecesi ve literatürde 50 kJ/mol makul sayılan aktivasyon enerjisinden daha düşük oranda 36,63 kJ/mol aktivasyon enerjisi elde edildi. Yine KBH4 ve LiBH4 için de düşük aktivasyon enerjileri elde edilmiştir. KBH4 düşük sıcaklıklarda 0. derece reaksiyon 25,46 kJ/mol, yüksek sıcaklık için 1. derece ve 49,13 kJ/mol aktivasyon enerjisi hesaplandı. LiBH4 için sıfırıncı derece reaksiyon 53,16kJ/mol aktivasyon enerjisi tespit edildi.
CO2 emisyonunun borlu çözeltiler ile tutulması ve ekonomik ürünlere dönüştürülmesi
Son yıllarda iyice kendini hissettiren ve küresel ısınmaya neden olan sera gazlarının en önemlisi olan CO2'in çevreye verdiği etkilerini azaltılması ve CO2'nin emisyonunun düşürülmesi için bir hammadde girdisi olarak kullanılması ülkemiz ve dünya sanayi açısından oldukça önemlidir. Bunun yanı sıra özellikle Ülkemizdeki en yüksek rezerve sahip olan bor cevherinin, bor ürünlerinin yanı sıra bor çözeltilerinin ve bor atık çözeltilerinin de ekonomiye kazandırılması ükemiz ve sanayi açısında önem arz etmektedir. Yapılan çalışmada günümüz gelişen ülkelerinin en önemli sorunu olan ve CO2 gazının salınımının azaltılarak sera gazı etkisinin çevreye olan zararlarının asgari düzeye indirilmesi amaçlanmıştır.Çalışma esnasında hem CO2'nin absorpsiyonu hem de özellikle cam sanayi hammaddesi olan NaHCO3 ve bor içeriğinin bir arada bulunduğu ürün karışımının üretilmesi amaçlanmıştır. Laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte deneylerin gerçekleştrildiği bu çalışmada saf CO2 ve Bandırma Bor İşletme Müdürlüğü, Buhar Santrali baca gazı kullanılmıştır. Laboratuvar ölçekte 4 farklı deney düzeneğinde CO2 absorpsiyonu incelenmiş ve NaHCO3 içerikli Sodyum borat bileşikleri üretilmiştir. Elde edilen ürünlerin karekterizasyonu kimyasal anlizlerle ve XRD incelemeleri ile tespit edilmiştir. Laboratuvar çalışmalarında Maksimum % 92,4 saflaştırma sonucu ise % 98-99 NaHCO3 içerikli borat bileşikleri elde edilmiştir. Endüstriyel çalışmada ise Bor İşletme Müdürlüğü atık arıtma çözeltilerinden buha santralinin 100.000 m3/h'lik baca gazı farklı oranlarda geçirilerek CO2'nin tutulmasıyla % 99 CaCO3 içerikli katılar çöktürülmüştür. Geliştirilen endüstriyel çalışmada % 60, atık arıtma çözeltisi ile yapılan laboratuvar çalışmalarında ise % 97,6 CO2 tutma kapasitesine ulaşılmıştır. Daha sonra atık arıtma çözeltilerinden geçirilen gaz farklı oranlarda bor içeren çözeltiden geçirilerek % 99,5 CO2 tutma kapasitesine ulaşılmıştır.
Alüminyum matrisli bor karbür takviyeli sermet kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Bor karbür, elmas ve kübik bor nitrürden sonra gelen en sert malzemedir. Ayrıca, birçok kimyasal reaksiyona karşı dayanımının iyi ve yoğunluğunun da düşük olması önemli özelliklerindendir. İçerik bakımından yaklaşık %80 Bor ihtiva eden bor karbür, yüksek ergime noktasına, iyi kimyasal ve fiziksel kararlılığa sahip olmasından dolayı nötronların absorbe edilmesinde etkin ve ekonomik kullanıma sahiptir. Bu özellikleri ile kesici alet yapımında, özel uç oluşturmada ve zırh malzemesi yapımında önemli kullanım alanları bulunmaktadır. Ayrıca, bor karbür kullanılarak en yüksek özgül mukavemete sahip seramiklerden biri elde edilebilmekte ve kompozitin toplam ağırlığı arttırılmaksızın mekanik özellikleri geliştirilebilmektedir.Bu çalışmada, bor ve karbon reaktiflerinden çıkılarak mekanokimyasal yöntemle bor karbür sentezlenmiş ve bu malzemeden stratejik öneme sahip seramik metalik kompozit malzeme üretilerek dayanımı test edilmiştir. Çalışma 2 aşamadan oluşturulmuştur. İlk aşamada, 4 farklı orandaki karbon ve bor elementlerinin inert atmosferde mekanokimyasal reaksiyonla oluşumu gerçekleştirilmiş, elde edilen ürünler 1550°C'de sinterlenerek bor karbür kristallerinin oluşumu sağlanmıştır. Elde edilen ürüne sırasıyla FT-IR ve XRD analizi yapılarak pik şiddetleri incelenmiş ve kullanılması gereken B/C oranı belirlenmiştir. 20 ml/min azot-argon gaz akışında yapılan TGA-DTA analizi sonucunda, çalışılan en yüksek sıcaklığa kadar bor karbürün kararlı yapıya sahip olduğu, yüksek sıcaklıkta herhangi bir bozunma olmadığı tespit edilmiştir. İkinci aşamadaki deneylerde, 5 farklı oranda hazırlanmış Al-B4C kompozitleri bilyalı değirmende üniform hale getirilerek 400 MPa basınçta plaka halinde preslenmiştir. Preslenen kompozitler 600°C'de atmosferik ortamda 1 saat süreyle sinterlendikten sonra sertlik ölçümleri yapılmıştır. Kütlece %50 takviye oranına kadar kompozit sertliğinde artış meydana gelmiş, %50'den fazla takviye katkısının sertliği düşürdüğü gözlenmiştir. Takviye katkısına karar verildikten sonra, sinterleme süresinin ve sinterleme ortamının kompozit sertliği üzerindeki etkisi incelenmiş ve malzeme yoğunluğu hesaplanmıştır. Aynı zamanda SEM ve EDS analizleri yapılarak partiküllerin matris içindeki dağılımları incelenmiştir.Yapılan çalışmalar sonucunda optimum parametrelere sahip numune argon atmosferinde 120 dakika boyunca sinterlenerek hazırlanmış, B/C mol oranı 4/1 olan, kütlece %50 takviye katkılı kompozit numunesi olarak belirlenmiştir. Bu numuneye ait sertlik değeri 418 Hv, yoğunluk değeri 2,48 g/cm3'dir. SEM-EDS analizlerinin uniform dağılım göstermesi ve teorik yoğunluk değerine %95 oranında yaklaşılması yüksek bor rezervinden dolayı uç kimyasalların ticari değere katma değer olarak ülkemize kazandırılması yönünde önemli katkılar sağlayacaktır.
Çift akışkanlı yöntemle jeotermal kaynaklardan elektrik üretiminin optimizasyonu
Fosil kaynakların sınırlı miktarda olması nedeniyle, elektrik üretiminde yeni enerji kaynakları arayışları hız kazanmıştır. Bunlardan yenilenebilir enerji kaynakları temiz ve çevresel açıdan güvenilir olması nedeniyle umut vadeden bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Halen yenilenebilir enerji kaynakları dünya enerji ihtiyacının %14'ünü karşılamaktadır. Bu bağlamda, jeotermal geleceğin enerji kaynakları arasında en önemli kaynaklardan biri olarak sayılmaktadır.Türkiye'nin toplam jeotermal enerji potansiyelinin 38.000 MW civarında olduğu tahmin edilmektedir. Türkiye jeotermal kaynak potansiyeli açısından dünyanın ilk 10 ülkesi arasında bulunmakla birlikte, bu kaynakların çok azı flaşlı sistemle elektrik üretimine uygun sıcaklığa sahiptir. Jeotermal kaynaklar çoğunlukla, kurutma, soğutma, konut ısıtma, seracılık fermantasyon, balık üretimi gibi alanlarda kullanılmaktadır. Diğer taraftan, az miktardaki yüksek sıcaklıklı kaynakların büyük bölümü de kimyasal özellikleri nedeniyle flaşlı sistemle elektrik üretimine uygun değildir. Bu tür kirli jeotermal akışkanlarda sıkıştırılamayan gazlar, zehirli bileşikler, korozif iyonlar ve çözünmeyen maddeler bulunabilmektedir.Bu çalışmanın amacı, düşük sıcaklıklı, kirli jeotermal akışkanlardan çift akışkanlı sistemle elektrik üretiminin optimum koşullarını belirlemektir. Çalışmada farklı jeotermal kaynak sıcaklıklarında ve farklı türbin giriş basınçlarında çeşitli ikincil akışkanlar yardımı ile üretilebilen elektrik enerjileri incelenmiştir.Çalışma sonucunda, 121-167 °C aralığında sıcaklığa sahip jeotermal akışkanlardan elektrik üretiminde hidrokarbonların ikincil akışkan olarak kullanılabileceği, ancak 150-230 °C arasındaki sıcaklıklarda hidrokarbon yerine amonyağın ikincil akışkan olarak tercih edilmesinin uygun olacağı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, 121-130 °C sıcaklıklı jeotermal kaynakların yüksek debiye sahip olmaları halinde yine ikincil akışkan olarak amonyak kullanımı uygundur.Çalışmada kullanılan söz konusu ikincil akışkanlar, su buharı ile kıyaslandığında düşük sıcaklıklarda daha fazla buhar yoğunluğuna sahip olabildiklerinden bu metotla çok daha küçük ve dolayısı ile ucuz türbin kullanımı ile flaşlı sistemde elde edilebilecek güç miktarının eldesine imkan vermektedir.Anahtar Kelimeler: Jeotermal enerji, güç santrali, çift akışkanlı sistem, elektrik üretimi
Metal borhidrür sentezi ve hidrojen çevriminde kullanılabilirliği
Artan enerji ihtiyacı ve bu ihtiyacın çevre dostu teknolojiler ile karşılanması son yıllarında büyük ilgi toplamaktadır. Bu kapsamda hidrojenin enerji kaynağı olarak gelecekteki uygulamalarda kullanılma olasılığı herkes tarafından kabul görmektedir.Hidrojenin üretimi konusunda sorun yaşanmazken, depolanması alanında bazı sorunlar varlığını sürdürmektedir. Hali hazırda kullanılan sistemler arasında; sıvı fazda, yüksek basınç altında, aktif karbonda ve bazı kimyasal yapılar içerisinde hidrojenin depolanmasına yönelik teknikler vardır. Gerek hidrojenin yapısı gerekse termodinamik zorunluluklar hidrojenin kimyasal yapılar içerisinde saklanmasını avantajlı kılmaktadır. Bu kimyasal bileşikler arasında metal borhidrürler büyük öneme sahiptir.Bu araştırmada, LiBH4 ve NaBH4 bileşiklerinin sentezleri çalışılmıştır. LiBH4 sentezi için Li ve B başlangıç malzemeleri farklı mol oranlarında hazırlanmış ve Ar atmosferinde bilyeli değirmende katı-katı tepkimesi gerçekleştirilmiştir. Ara ürün en az 50 bar basınçta hidrojene tabi tutularak LiBH4 sentezlenirken, NaBH4 üretimi için trimetil borat ve NaH kullanılmıştır. NaBH4 üretimi için gerekli olan trimetil boratın üretim şartları da bu çalışma kapsamındadır. Çalışmalar sonucunda; B/Li mol oranı 0,214 iken LiBH4 veriminin yüksek olduğu tespit edilmiştir. NaBH4 sentezinde ise 250 oC'de trimetil boratın stokiyometrik orandan 6 kat fazla kullanılması sonuçlar üzerinde olumlu etki yapmıştır. Üretilen ürünlerin safsızlaştırılması için piridin, tetrahidrofuran, dimetil eter dietilen glikol ve etilen diamin kullanılmıştır.Sentezlenen metal borhidrürlerin bünyesindeki hidrojenin alınması için NaOH'in stabilizatör olarak bulunduğu alkali çözeltiler hazırlanmıştır. 1 g LiBH4 Ni ve NiO katalizörleri ile yapılan dehidrojenasyon işleminde sırasıyla 1423 ve 1973 mL hidrojen açığa çıkarmıştır bu yapıdaki miktarın % 90'ına denk gelirken, NaBH4 için bu değer CoCl2 katalizörü ile % 225'dir. Bu sonuç kullanılan sudan da hidrojen elde edildiğini göstermesi açısından önemlidir.CoCl2'ün farklı destek malzemeleri yüzeyine emdirilmesiyle hazırlanan katalizörlerde ?-Al2O3 en kararlı destek malzemesi olarak seçildi. CoCl2 oranının değiştirilmesi ile dehidrojenasyon süresinin kontrolünün 500-3000 dakika aralığında mümkün olduğu tespit edildi.NaBH4 üretim maliyetinin düşürülmesi yaygın kullanımı sağlamak açısından önemlidir. Bu amaçla, dehidrojenasyon atığı NaBO2'ın geri kazanımı MgH2 kullanılarak yine bilyeli değirmen ve Ar atmosferinde çalışıldı. % 30 civarında fazla MgH2 ile başka ek kimyasallara gerek kalmadan 10 saatlik çalışılma süresi sonunda %70'in üzerinde verimle NaBH4 sentezlenebileceği gözlendi.
Süperkritik karbon dioksit ekstraksiyon metodu ile atık çay lifleri ve saplarından kafein eldesi
Kafein (C8H10O2N4) temel yapısını pürinin oluşturduğu bir alkoloiddir. Çay, kahve, kola nut, mate (Paraguay çayı) ve az miktarda kakaoda bulunur. Kafein en çok kolalı içeceklerde, uyarıcı ve kas gevşetici etkisinden dolayı da ilaç endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Kafein, sentetik metotlarla ve çay, kahve gibi bazı bitkilerden ekstraksiyonla olmak üzere iki yöntemle elde edilmektedir. Çayda kuru maddede kütlece % 3-4, çay saplarında yaklaşık % 1 oranında kafein bulunmaktadır. Yapılan deneysel çalışmada; hiçbir ekonomik değeri olmayan çay bitkilerinin sap ve lif atıkları kullanılmıştır. Süperkritik karbon dioksit ekstraksiyonu metodu ile çay atıklarından kafein ekstrakte edilmiş ve HPLC ile kantitatif analizi yapılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda; ekstraksiyon süresi 420 dakika, karbon dioksit akış hızı 11 g/dakika, sıcaklık 60°C, basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm maksimum kafein verimini sağlayan optimum şartlar olarak tespit edilmiştir. Deneysel olarak belirlenen optimum şartlarda; çay saplarından 15,20 mg kafein/g kuru atık çay oranında kafein elde edilmiştir. İkinci çözücü etkisini incelemek için etanol kullanılmış ve optimum şartlar; etanol/ CO2 oranı 5,23 g etanol/100 g CO2, ekstraksiyon süresi 180 dakika, sıcaklık 65 °C, basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm olarak belirlenmiş ve bu şartlarda 14,95 mg kafein/g kuru atık çay oranında kafein elde edilmiştir. Etanol ilavesi ile daha kısa sürede daha fazla kafein ekstrakte edilebildiği gözlenmiştir. Ayrıca kütle transfer katsayısı için matematiksel model geliştirilmiştir. Basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm, CO2 akış hızı 10 g/dakika sabit tutularak gerçekleştirilen deneyler sonucunda 60°C için kütle transfer katsayısı kL=2,078.10-8 m/dakika, aynı sabit şartlarda kütlece %5 etanol, %95 CO2 ile ekstraksiyon tekrarlandığında kL=3,724.10-8 m/dakika olarak hesaplanmıştır. Dolayısıyla etanol kullanıldığında kütle transfer katsayısının yaklaşık 1,8 kat arttığı gözlenmiştir.
Katkı maddeleri ile bitümün reolojik özelliklerinin geliştirilmesi ve esnek kaplama malzeme oluşumunda problemlerin giderilmesi
Mühendislikte genis uygulama alanı bulan bitümlü malzemeler reolojik özellikleri ve termal dirençleri ile tercih edilmektedir. Esnek kaplamaların gerek stabilite gerekse performans yönünden üstün nitelikli, daha uzun ömürlü, bakım?onarım maliyeti ve gereksiniminin daha az olması arzulanmaktadır. Bu nedenle de esnek kaplamaların esas elemanlarından biri olan bitüm modifiye edilerek esnek kaplamaların performansları arttırılmaya çalısılmaktadır. Yol üst yapılarında en çok kullanılan esnek kaplamalar baslıca bitümlü baglayıcı ve agregadan meydana gelmektedir. Esnek kaplamaların niteligini belirleyen en önemli etken ise kaplamayı meydana getiren bitümlü baglayıcı ve agrega malzemelerin özelligidir. Son yıllarda, yol üst yapılarında adezyon eksikligi, tekerlek izi olusumu, çatlamalar ve soyulmalar gibi deformasyonlardan kaynaklanan sorunlar sıkça görülmektedir. Bu nedenle esnek kaplamalarda çok sık karsılasılan kusurların giderilmesinde modifiye bitüm kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Çalısmada katkı maddeleri ilave ederek bitümün modifiye edilmesi ve bu katkı maddelerinin bitümün reolojik özelliklerine etkisinin incelenmesi v amaçlanmıstır. Katkı maddeleri olarak ise termoset grubu polimerlerden epoksi reçinesi, fenolformaldehit, termoplastik grubu polimerlerden ticari adıyla teflon olarak bilinen politetrafloretilen (PTFE) ve Mg abietat bilesigi kullanılmıstır. Bu katkı maddelerinin bitümün reolojisi üzerine etkileri ise viskozite, penetrasyon, yumusama noktası, dinamik kesme reometresi (DSR), fark taramalı kalorimetre (DSC), döner ince film halinde ısıtma deneyi (RTFOT), basınçlı oksidasyon deneyi (PAV), asfalt çubuk egilme deneyi (BBR) ve yüzey enerjisi deneyi ile belirlenmistir. Modifiye edilmis bitümün agrega ile karıstırılarak olusturulan sıkıstırılmamıs karısımlara Nicholson soyulma deneyi uygulanarak adezyon performansları incelenmistir. Ayrıca, orjinal ve modifiye edilmis bitümler ile Marshall yöntemiyle hazırlanan karısımların stabiliteleri belirlenmistir. Deneysel çalısmalar sonunda katkıların bitümün reolojik özelliklerini gelistirdigi tespit edilmistir. Kütlece %2'lik epoksi reçine katkısı bitümün viskozitesini artırmıs, adezyon özelliklerini gelistirmis ve tekerlek izi, yorulma çatlakları, soyulma direncini ve stabiliteyi artırmıstır. Benzer sekilde kütlece %2'lik fenolformaldehit reçine katkısı bitümün viskozitesini artırmıs, adezyon özelliklerini gelistirmis ve tekerlek izi, yorulma çatlakları, soyulma direncini ve stabiliteyi artırmıstır. Kütlece %3'lük PTFE katkısı bitümün viskozitesini artırmıs, tekerlek izi ve yorulma çatlaklarına direnci artırmıstır. Mg abietat bilesigi ise bitümün adezyonunu gelistirerek soyulma direncini artırmıstır. Anahtar Kelimeler :Bitümün modifikasyonu, asfalt, magnezyum abietat, fenolformaldehit, PTFE, epoksi reçine
Mermer tozları ve uçucu kül ile polimer esaslı kompozit malzeme üretimi
Günümüzde mermer işletmelerinden açığa çıkan atık tozlar önemli derecede ekonomik kayıplara ve çevre kirliliğine yol açmaktadır. Mermer tozu, mermerin kesimi ve makine ile işlenmesi sırasında açığa çıkan kristal halde atıktır. Uçucu küller ise kömür santrallerinde yanma sırasında bacadan yayılan ve elektrofiltrelerde tutulan puzolanik yapıda hafif metal oksitlerdir. Gerçekte, bu atıkları çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanmak mümkündür. Bu çalışmada, matris malzeme olarak polyester, takviye malzemesi olarak da mermer tozları kullanıldı. Diğer taraftan puzolanik yapıdaki uçucu kül mermer tozu yerdeğişimi esasına yönelik olarak uçucu kül ilavesinin mukavemet üzerine etkisi incelendi. Ayrıca, öğütülmüş hurda termoplastiklerin polyester ile yerdeğiştirilmesi esasına dayalı olarak malzemenin mukavemet özelliklerindeki değişim belirlendi. Polimer sertleştirici olarak metil etil keton peroksit ve kürleşmede reaksiyon hızlandırıcı olarak da kobalt naftanat kullanıldı. Elde edilen malzeme kalıplandı, kalıptan çıkarılan malzemeler önce havada, daha sonra etüvde kürleştirildi. Kompozit malzeme üretiminde sertleştirici, hızlandırıcı ve polyester miktarı ve kürleşme şartları sabit tutulmuş ve önce polyester/mermer tozu oranı parametrik olarak incelenmiştir. Polyester/mermer tozu oranı 1/4'e çıkarıldığında kompozit malzemenin üç v noktadan eğme mukavemeti ve sertliği en yüksek değere ulaşmıştır. İkinci parametrik çalışma olarak polyester/dolgu maddesi (mermer tozu+uçucu kül) oranı 0.38 olduğunda ise en yüksek üç noktadan eğme mukavemeti ve sertlik değerleri kaydedilmiştir. Üçüncü parametrik sette, mermer tozu ve uçucu kül takviyeli, hurda termoplastik ve polyester matrisli kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiş ve elde edilen malzemelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Test sonuçları polyester yerine eklenen termoplastiğin malzemenin mekaniksel özelliklerini azaltıcı etki yaptığını göstermiştir. Matris içerisindeki termoplastik oranı %0 iken, üç noktadan eğme mukavemeti değeri 30 N/mm2 iken; %17 termoplastik içeriğinde 21,7 N/mm2 , %50 termoplastik içeriğinde ise 16,5 N/mm2 olarak tespit edilmiştir. Bilim Kodu : 948.1.094 Anahtar Kelimeler :Polimer kompozit malzeme, mermer tozu, termoplastik, uçucu kül
Hayvansal atık yağlardan biyodizel üretimi ve özelliklerinin geliştirilmesi
Günümüzde petrol ürünlerine bağımlılığın artması, meydana gelen enerjikrizleri ve çevresel sorunlar nedeni ile alternatif enerji kaynakları alanındaaraştırmalar hızla devam etmektedir. Bunlardan biyodizel yakıtlar bu kapsamdaen yeniler arasındadır ve dizel yakıtına alternatiftir.Bu çalışmada, önemli bir potansiyeli bulunan hayvansal atık yağlar, metil alkolile çift katalizli esterleşme reaksiyonuna sokulmuş ve sıcaklık, metil alkolmiktarı, katalizör cinsi ve miktarı parametrik olarak incelenmiş olup, viskozite,alevlenme noktası değişimleri kaydedilmiştir. Diğer taraftan, organik esaslımetal katkı maddeleri sentezlenerek, akma noktası düşürülmeye çalışılmıştır.Yapılan deneyler sonucu kütlece %35 metanol/yağ oranında, 63±1 oC sıcaklıkta,2 saat sürede, %1 NaOH katalizörlüğünde, yağın kütlesi esas alındığında, %89verim ile en yüksek değere ulaşılmıştır. Sentezlenen organik esaslı NiO ve MgObileşiklerinin, katkı maddesi olarak biyodizele; 12 µmol/L biyodizel oranındakatılmasıyla akma noktasının düşürülmesi mümkün olmuştur.
Floroborik asit reaktifi ile magnezyum ve kalsiyum floroborat sentezi ve alev geciktirici olarak kullanılabilirliği
Özel bor ürünleri günümüzde geniş kullanım alanına sahip teknolojinin vazgeçilmez ürünlerinden biri haline gelmiştir. Bor hidrürler, boratlar, boranlar, elementel bor ve floroboratlar bunlardan bazılarıdır. Floroboratlar; tekstilde alev geciktirici, organik reaksiyonlarda katalizör, böcekler ve mantarlara karşı pestisit olarak, camların optik özelliği artırmak için ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. Yapılan çalışmada metal floroboratlardan kalsiyum floroborat için; reaktant olarak kalsiyum oksit ve floroborik asit, magnezyum floroborat için; magneyum karbonat ve floroborik asit kullanılarak yaş yöntemle sentezlenmiştir. Reaktant mol oranı, sıcaklık parametreleri ve reaksiyon süresi incelenmiş, optimum sentez şartları belirlenmiştir. Karakterizasyon çalışmalarında FTIR ve BF4- iyon seçici elektrot kullanılmıştır. Öncelikle sabit sıcaklıkta farklı mol oranlarında deneylere devam edilerek optimum mol oranı belirlenmiş ve kalsiyum floroborat (nCaO/nHBF4) 1:4, magnezyum floroborat (nMgCO3/nHBF4) 1:3 olarak bulunmuştur. Kalsiyum floroborat sentezinde belirlenen optimum mol oranı sabit tutularak farklı sıcaklıklarda (30˚C, 50˚C, 70˚C, 90˚C, 100˚C) deneylere devam edilmiş en yüksek verim 90˚C'de elde edilmiştir. Optimum reaksiyon süresinde 90 dakika olarak belirlenmiştir.1:4 mol oranı, 90˚C ve 100 dakika şartlarında %97 verimle kalsiyum floroborat sentezlenmiştir. Magnezyum floroborat sentezinde belirlenen optimum mol oranı sabit tutularak farklı sıcaklıklarda (30˚C, 40˚C, 50˚C, 60˚, 70˚C) deneylere devam edilmiş en yüksek verim 50˚C'de elde edilmiştir. Optimum reaksiyon süresinde 90 dakika olarak belirlenmiştir.1:3 mol oranı, 50˚C ve 90 dakika şartlarında %98 verimle magnezyum floroborat sentezlenmiştir. Sentezlenen kalsiyum floroborat ve magnezyum floroboratın alev geciktirici özelliğini tespit etmek için farklı derişimlerde kalsiyum ve magnezyum floroborat çözeltileri hazırlanıp kumaşlara emdirilmiş ve LOI testi yapılmıştır. LOI testi sonucunda kalsiyum ve magnezyum floroboratın çok iyi bir alev geciktirici özellik gösterdiği gözlenmiştir. Reaksiyon derecesi her iki floroboratın da 1. dereceden bulunmuştur. Aktivasyon enerjileri belirlenmiş kalsiyum floroborat için 19,14 kJ/mol.K, magnezyum floroborat için 6,75 kJ/mol.K olarak bulunmuştur.
Fenol ve bor esaslı pigment sentezi ve deniz canlılarından korumalı boyada kullanılabilirliği
Yüksek teknoloji gerektiren endüstriyel alanlarda her geçen gün özel bor bileşiklerinin önemi artmaktadır. Bor hidrürler, boratlar, boranlar, elementel bor ve floroboratlar özel bor ürünlerinden bazılarıdır ve her biri farklı sektörlerde farklı amaçlarla kullanılmaktadır. Floroboratlar; böcek ve mantarlara karşı pestisit olarak, alev geciktirici olarak, farklı reaksiyonlarda katalizör olarak, kaplama çözeltilerinde, camlarda optik özellik artırıcı olarak ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışmanın ilk aşamasında floroboratlardan biri olan fenil floroborat yaş yöntemle sentezlenmiş ve sentez parametreleri belirlenmiştir. Fenil floroboratın yaş yöntem ile sentezinde reaktant olarak fenol ve floroborik asit kullanılmış olup H2SO4 katalizör olarak tercih edilmiştir. Reaktant mol oranı, sıcaklık ve reaksiyon süresinin reaksiyon verimi üzerindeki etkisi incelenerek optimum sentez şartları belirlenmiştir. Fenil floroborat; reaktant mol oranı (nC6H5OH/nHBF4), sıcaklık ve reaksiyon süresi sırasıyla 2:1, 35 oC ve 90 dakika olarak ayarlandığında %62 verimle sentezlenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları için FT-IR ve BF4- iyon seçici elektrot kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında sentezlenen fenil floroborat bir pigment olarak kullanılarak epoksi bağlayıcı ile solvent bazlı antifouling boyaya dönüştürülmüştür. Türkiye üç tarafı denizlerle çevrili bir ülke olup deniz taşıtlarında kullanılan antifouling boyalar önem kazanmaktadır. Cu2O2 içeren antifouling boyaların salınım sınırlamalarında kontrol gerekmekte ve yerine bakır içermeyen çevre dostu antifouling boyaların kullanımı zorunlu hale gelmektedir. Dolayısıyla deniz taşıtlarında kullanılan bor içerikli antifouling boya pigmenti ilk defa milli kaynaklardan sentezlenecek olup geliştirilmesi açısından önem arz etmektedir. Metal yüzeye uygulanan zehirli boya, uygulanabilirlik açısından başarılı olup boyanın antibakteriyel aktivitesi, agar disk difüzyon yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Boya formundaki numunede difüzyondan kaynaklı antibakteriyel özellik görünmezken fenil floroborat pigmenti antibakteriyel özellik göstermiştir.