Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

ADSORPSİYON TEORİSİ VE ADSORBENT ÇEŞİTLERİ. Adsorpsiyon, bir yüzey veya ara kesit üzerinde bir maddenin birikmesi ve derişiminin artması olarak tanımlanmaktadır.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "ADSORPSİYON TEORİSİ VE ADSORBENT ÇEŞİTLERİ. Adsorpsiyon, bir yüzey veya ara kesit üzerinde bir maddenin birikmesi ve derişiminin artması olarak tanımlanmaktadır."— Sunum transkripti:

1 ADSORPSİYON TEORİSİ VE ADSORBENT ÇEŞİTLERİ

2 Adsorpsiyon, bir yüzey veya ara kesit üzerinde bir maddenin birikmesi ve derişiminin artması olarak tanımlanmaktadır. Tanımda kullanılan ara yüzey bir sıvı ile bir gaz, katı veya bir başka sıvı arasındaki temas yüzeyi olabilir. ADSORPSİYON TANIMLAR

3 Katı yüzeyinde tutunan taneciklerin yüzeyden ayrılmasına Desorpsiyon, Adsorpsiyonda adsorbe eden katı maddeye Adsorplayan, Adsorbent veya Adsorban, Katı yüzeyinde tutunan maddeye Adsorplanan madde veya Adsorbat denir. ADSORPSİYON TANIMLAR

4 Adsorpsiyon katı yüzeye tutunma olarak tanımlanırken, absorpsiyon yüzeyin içine nüfuz etme olarak tanımlanır. Daha geniş anlamda bu iki terim birleştirilmiş ve Sorpsiyon olarak 1909 yılında Mc Bain tarafından önerilmiştir. ADSORPSİYON TARİHÇESİ

5 Adsorplayan madde yüzeyi ile adsorplanan madde arasındaki çekim kuvvetlerine bağlı olarak gerçekleşen üç tür adsorpsiyon işlemi tanımlanmaktadır: ADSORPSİYON ÇEŞİTLERİ

6 1- Fiziksel Adsorpsiyon: - Fiziksel adsorpsiyon bir yüzeydeki dengelenmemiş Van Der Waals kuvvetleri yardımıyla gerçekleşir. - Adsorbe olan molekül katı yüzeyinde belirli bir yere bağlanmamıştır, yüzey üzerinde hareketli bir durumdadır. -Düşük sıcaklıklarda gerçekleşir. - Adsorbat adsorbanın yüzeyinde birikir ve gevşek bir tabaka oluşturur. - Adsorplanan moleküller birden çok tabaka oluşturabilir. - Fiziksel adsorpsiyon genellikle tersinirdir. ADSORPSİYON ÇEŞİTLERİ

7 2- Kimyasal Adsorpsiyon: Adsorplanan madde ile katı yüzey arasındaki fonksiyonel grupların kimyasal etkileşimi ile oluşan adsorpsiyondur (kimyasal bileşiklerin oluşumu). Kimyasal adsorpsiyon, adsorplanan maddenin fonksiyonel gruplarından dolayı oluşur ve adsorban kararlı bir bağ oluşturmak için etkileşir. ADSORPSİYON ÇEŞİTLERİ

8 2- Kimyasal Adsorpsiyon: - Çok nadir olarak geri dönüşümlüdür (tersinmez). - Katının tüm yüzeyinde değil yalnızca aktif merkezlerde olur. - Kimyasal adsorpsiyon yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir. - Sıcaklık çok yükselirse fiziksel adsorpsiyon olayı kimyasal adsorpsiyona dönüşebilir. Adsorbe olan maddenin uzaklaştırılması için (rejenerasyon) adsorbanın yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması gibi işlemler uygulanır. ADSORPSİYON ÇEŞİTLERİ

9 The Distribution of Solvents A and B as a Mono-layer on a Silica Gel Surface Tek tabakalıdır. Genellikle adsorbat yüzey üzerinde bir molekül kalınlığında sabit bir tabaka oluşturur. 2- Kimyasal Adsorpsiyon:

10 3- İyonik Adsorpsiyon (Elektrostatik Adsorpsiyon, Değişim Adsorpsiyonu, Mübadele Adsorpsiyonu): Adsorbat ile yüzey arasındaki elektriksel çekim ile olmaktadır. Adsorplayan ile adsorplananın iyonik güçleri önemlidir. Elektrik yükü fazla olan iyonlar ve küçük çaplı iyonlar daha iyi adsorbe olurlar. ADSORPSİYON ÇEŞİTLERİ

11 Tüm bu adsorpsiyon çeşitlerine rağmen, bir adsorpsiyon işlemini tek bir adsorpsiyon çeşidi ile açıklamak zordur. Çoğu adsorpsiyon olayında bu üçü birlikte veya ardarda görülür. ADSORPSİYON ÇEŞİTLERİ

12 Adsorpsiyonun büyüklüğü; Ortam pH’ ına, Sıcaklığa, Adsorplanan maddenin tabiatına, Adsorbanın tabiatına, Bulunduğu ortamdaki konsantrasyonuna (adsorplanan madde gaz ise; basıncına), Yüzey yapısına ve genişliğine bağlıdır. ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

13 1. pH: Hidronyum ve hidroksil iyonları kuvvetle adsorbe olduklarından, diğer iyonların adsorpsiyonu çözelti pH’ından etkilenir. Ayrıca asidik veya bazik bileşiklerin iyonizasyon derecesi de adsorpsiyonu etkiler. ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

14 2. Sıcaklık: Adsorpsiyon işlemi genellikle ısı veren bir tepkime biçiminde gerçekleşir. Bu nedenle azalan sıcaklık ile adsorpsiyon büyüklüğü artar. Açığa çıkan ısının genellikle fiziksel adsorpsiyonda yoğuşma veya kristalizasyon ısıları mertebesinde, kimyasal adsorpsiyonda ise kimyasal reaksiyon ısısı mertebesinde olduğu bilinmektedir. ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

15 3. Yüzey alanı: Adsorpsiyon bir yüzey işlemi olduğundan, adsorpsiyon büyüklüğü spesifik yüzey alanı ile orantılıdır. Adsorbentin partikül boyutunun küçük, yüzey alanının geniş ve Gözenekli yapıda olması adsorpsiyonu artırır. Adsorpsiyon için gözenek yapısı, toplam iç yüzeyden daha önemli bir parametredir. Gözeneklerin büyüklükleri, uzaklaştırılacak olan kirliliklerin tanecik çaplarına uygun olmalıdır. Çünkü, karbon ve adsorplanan moleküller arasındaki çekim kuvveti, molekül büyüklüğü gözeneklere yakın olan moleküller arasında daha büyüktür. ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

16 Gözenek Yapıları –Silindir –Mürekkep şişesi –Sıkışık –Yarık ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

17 Gözenek Yapıları Silica Carbon Zeolite ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

18 Adsorbentler için gözenek büyüklüğü yarıçaplarına göre: 1.Makro gözenekler (r > 25 nm) 2.Mezo gözenekler (1 < r < 25 nm) 3.Mikro gözenekler (0,4 < r < 1 nm) 4.Submikro gözenekler (r < 0,4 nm) ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

19 Gözenek büyüklüğü ve Yüzey Alanları ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

20 Gözeneklere Dağılma ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

21 Silindirik gözenek mürekkep şişesi Gözenek ile tamamı dolmuş ve kapanmış partüküller arasındaki açıklık Adsorplanmış tabaka t dpdp dmdm Gözeneklere Dağılma ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

22 1. Gaz ya da sıvı fazda bulunan adsorbat, adsorbanı kapsayan bir film tabakası sınırına doğru difüze olur (bulk solution transport). Bu basamak, adsorpsiyon düzeneğinde belirli bir hareketlilik (karıştırma) olduğu için çoğunlukla ihmal edilir. 2. Film tabakasına gelen adsorbat buradaki durgun kısımdan geçerek adsorbanın gözeneklerine doğru ilerler (film mass transfer/boundary layer diffusion). 3. Adsorbanın gözenek boşluklarında hareket ederek adsorbsiyonun meydana geleceği yüzeye doğru ilerler (intraparticle diffusion). 4. Adsorbatın adsorbanın gözenek yüzeyine tutunması meydana gelir (sorpsiyon). ADSORPSİYON Adsorplanma

23 1) Film difüzyonu: Adsorplanacak olan çözünen moleküller adsorbanın içine girerek yüzey filmi oluştururlar. 2) Gözenek difüzyonu: Moleküllerin adsorban gözeneklerinde adsorpsiyon merkezine doğru göçünü içerir. 3) Karbon Yüzeylerine Çözünen Moleküllerin Yapışması: Çözünen molekül, adsorbanın gözenek yüzeyine bağlandığında tutunma meydana gelir. ADSORPSİYON Adsorplanma

24 Adsorpsiyon çalışmalarında dikkat edilmesi gereken en önemli faktörler: Sıcaklığın etkisi Çözeltinin ilk pH’sı Başlangıç adsorbat derişimi Çalkalama hızı Çalkalama zamanı ADSORPSİYON Etkileyen Faktörler

25  Aktif merkez olarak adlandırılan adsorbanın yüzeyi üzerinde yer alan atomlar arasındaki bağ kuvvetleri tamamen doyurulmamıştır. Bu aktif merkezlerde yabancı moleküllerin adsorpsiyonu yer alır. Adsorban üzerinde adsorplanmış bir madde, kendisine oranla daha şiddetle adsorplanan bir madde tarafından yer değiştirir.  Yer değiştiren madde karbon tarafından desorplanır veya serbest bırakılır. Bu olay daha çok tercih edilen türlerin adsorpsiyonu boyunca devam eder. ADSORPSİYON DESORPSİYON

26 Katı faz üzerinde adsorpsiyon ve desorpsiyon işlemleri ADSORPSİYON DESORPSİYON

27 Adsorpsiyon ve Desorpsyion Desorpsiyon Adsorpsiyon ADSORPSİYON DESORPSİYON

28 Adsorbent yüzeyine moleküller adsorplandıkça yeni moleküllerin adsorpsiyonu için daha az yer kalır ve sonuçta adsorbent etkin adsorpsiyon özelliğini kaybeder. Adsorbente etkin adsorpsiyon özelliğini yeniden kazandırma işlemine ‘‘geri kazanım’’ denir. ADSORBENTİN Geri Kazanılması

29  Yüksek sıcaklıklardaki yapısal bozulmalar sonucunda adsorbentler tersinir olmayan değişimlere uğrarlar.  Zamanla ısısal yayılma, büzülme ve nihayet yapının parçalanması nedeniyle az bir miktar adsorbent kaybolur veya oksitlenir.  Gittikçe gözenek yapısı bozulur ve safsızlıklar bu yapıda birikir. Böylece adsorbentin adsorplama özelliği azalır.  Gözenekler safsızlıklarla dolduğundan dolayı difüzyon azalır ve sonuçta rejenere edilemeyecek duruma gelir.  Adsorbentlerin fiziksel gücünün, geri kazanım süreci boyunca dayanabilecek büyüklükte olması gerekir. ADSORBENTİN Geri Kazanılması

30 Günümüzde adsorpsiyon, bir çok doğal fiziksel, kimyasal ve biyolojik işlemde önem taşımaktadır. Ayrıca adsorpsiyon prosesi, atıksulardaki organik ve kimyasal kirleticilerin uygun bir katı yüzey üzerine tutularak giderilmesi işleminde de sıklıkla kullanılmaktadır. ADSORPSİYON GENEL UYGULAMA ALANLARI

31  Sudaki renk, tat ve koku giderimin yanı sıra çözünmemiş organik ve organik olmayan kirlilikler, klor ve klor bileşikleri, deterjan, petrol, sanayi atıkları, solventler, ağır metaller ve asbest gibi maddeler adsorbsiyon yoluyla sudan uzaklaştırılmaktadır.  Sulu şeker çözeltilerinin ve petrol ürünlerinin renginin giderilmesinde kullanılmaktadır.  Kum filtreleri ile suların arıtılması; kumun sudaki bakterileri ve suda bulunan yabancı maddeleri adsorplaması esasına dayanmaktadır.  Çöktürme işlemlerinde adsorpsiyon olayının önemi büyüktür. ADSORPSİYON GENEL UYGULAMA ALANLARI

32  Nükleer endüstriden kaynaklanan sıvı atıkların arıtılması işleminde; katı materyal yüzeyine adsorpsiyon teknikleri sıklıkla kullanılmaktadır.  Katı-gaz, katı-sıvı adsorpsiyonu gibi sıvı-gaz, sıvı-sıvı adsorpsiyonları da önemlidir. Sıvı-gaz sınırında adsorpsiyon; köpük oluşumu ve stabilizasyonu bakımından çok önemlidir. Köpük; bir gaz veya bir buharın sıvıdaki çözeltisidir.  Katıların gazları adsorpsiyonundan gaz maskesi yapımında, vakum yapılmasında, kötü kokuların giderilmesinde, gaz reaksiyonlarının katalizinde yararlanılır. ADSORPSİYON GENEL UYGULAMA ALANLARI

33  Havada veya suda bulunan kirleticilerin aktif karbon üzerine adsorpsiyonu, kirlenmiş olan havanın veya suyun iyileştirilmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Adsorbsiyon, gaz ayırma işlemlerinde, havanın ve diğer gazların nemini gidermede, endüstriyel gazlardan istenmeyen koku ve safsızlıkların giderilmesinde kullanılmaktadır. ADSORPSİYON GENEL UYGULAMA ALANLARI

34 Günümüzde doğal veya sentetik olarak elde edilen birçok maddenin adsorbent olarak değerlendirilmesi hakkında çeşitli çalışmalar mevcuttur. Materyal maliyetini düşürmek için alternatif adsorbent olarak çok çeşitli maddeler üzerinde çalışılmıştır. ADSORBENT ÇEŞİTLERİ

35 ZEOLİTLER, KLİNOPTİLOLİT, BENTONİT, PERLİT, SEPİYOLİT, PALİGORSKİT, PİRİT, DOLOMİT, İLLİT, HEMATİT, 1- DOĞAL ADSORBENT ÇEŞİTLERİ MONTMORİLLONİT, VOLLASTONİT, ANTRASİT, KAOLİN, FELDİSPAT, FOSFOJİPS, KUM, PONZA TAŞI, YÜNLER,

36 SİLİKA JEL, POLİMERLER, TANİN JELLERİ, ALÜMİNYUM OKSİTLER (ALÜMİNA), ALUNİT ALUM ÇAMURU, BOKSİT ÇAMURU, ARITMA ÇAMURLARI, ADSORBENT ÇEŞİTLERİ 2- SENTETİK OLARAK ELDE EDİLEN ADSORBENTLER

37 SPHAGNUM TURBASI, AKTİF KİL, DİATOME TOPRAĞI, KIRMIZI ÇAMUR, BİYOSORBENTLER, AKTİF KARBONLAR, ADSORBENT ÇEŞİTLERİ 2- SENTETİK OLARAK ELDE EDİLEN ADSORBENTLER

38 ADSORBENT ÇEŞİTLERİ 2- SENTETİK OLARAK ELDE EDİLEN ADSORBENTLER AKTİF KARBONLAR; Odun külü, Uçucu kül, Fırın külleri, Odun talaşı, Mangal kömürü, Linyit kömürü, Bitümlü kömür, Turba,

39 ADSORBENT ÇEŞİTLERİ 2- SENTETİK OLARAK ELDE EDİLEN ADSORBENTLER AKTİF KARBONLAR; Petrol koku, Petrol artıkları, Tarımsal ve orman ürünleri atıkları, Mısır koçanı, Talaş, Saman, Ayçiçeği sapları, Fındıkkabuğu,

40 ADSORBENT ÇEŞİTLERİ 2- SENTETİK OLARAK ELDE EDİLEN ADSORBENTLER AKTİF KARBONLAR; Badem kabuğu, Ceviz kabuğu, Hindistan cevizi kabuğu, Pirinç kabuğu, Ağaç kabukları ve kökleri, Zeytin çekirdeği, Kayısı çekirdeği, Şeftali çekirdeği,

41 ADSORBENT ÇEŞİTLERİ 2- SENTETİK OLARAK ELDE EDİLEN ADSORBENTLER AKTİF KARBONLAR; Kahve taneleri, Diğer meyve ile odunsu yapıya sahip kabuklular gibi bitkisel ürünlerin atık maddeleri, Kan, Kemik, Yağ ürünleri

42 A complex molecule called zeolite, a crystalline solid containing silicon, aluminium and oxygen atoms, is also commonly used by industries Figure 10 The molecular structure of LTA zeolite, type 4A. ADSORBENTLER 1- Doğal Adsorbentler 2) Zeolit

43 ADSORBENTLER 1- Doğal Adsorbentler 2) Zeolit

44 2-Sentetik Adsorbentler 1) Aktif Karbon- Yüzey Alanı

45 Aktif karbonun gözenek yapısı. 2-Sentetik Adsorbentler 1) Aktif Karbon- Gözenek Yapısı

46 2-Sentetik Adsorbentler 1) Aktif Karbon- Gözenek Yapısı

47 Aktif karbonlar değişik özelliklere sahip şekillerde üretilebilirler. 1. Toz halindeki aktif karbonlar, 2. Granüle aktif karbonlar, 3. Pelet halindeki aktif karbonlardır., 2-Sentetik Adsorbentler 1) Aktif Karbon

48 İzoterm nedir ? Sabit sıcaklıkta gazların basınçları ile hacimleri arasında çizilen grafiklere izoterm grafikleri denir. Bu grafikle elde edilen eğri hiperboliktir. Yapılan denemeler sabit sıcaklıktaki bir gazın basıncı ile hacmi arasında P.V = K (sabit) şeklinde bir münasebet bulunduğunu göstermiştir. Buradaki p basınç, V hacimdir. Daha açık bir ifadeyle, basınç ile hacim ters orantılıdır. Yani basınç arttıkça hacim azalır, basınç düştükçe hacim büyür. Bu deneme Boyle ve Mariotte tarafından yapılmış olduğundan, yukarıdaki ifadeye de Boyle-Mariotte kanunu denir. Bu deneme sonucu elde edilen değerlerle çizilen grafiğe de izoterm grafiği denir.

49 ADSORPSİYON İZOTERMLERİ FREUNDLICH IZOTERMİ Bir adsorbsiyon deneyinin Freundlich Denklemine uyarlılığnı göstermek için bu denklemin logaritmik şekilde yazılması gerekmektedir ; log a = logA + 1/n logC Deney sonucunda log A ile log C arasında çizilen grafiğin bir doğru vermesi adsorbsiyonun Freundlich Denklemine uyarlılığnı gösterir.

50 LANGMUIR IZOTERMİ Atom veya moleküllerin kinetiğine, adsorblayıcı yüzeyinde aktif merkezler tarafından tutulduğunu ve oluşan filmin monomoleküler olduğu kabul edlilir. Sıvılara uygulanan izoterm şu şekildedir : Q = KC. 1 + KC Q = 1 g adsorban tarafından adsorplanan gram miktarı K= Adsorpsiyon denge sabiti C = Denge konsantrasyonudur.

51 LANGMUIR IZOTERMİ Denklem aşağıdaki gibi linener biçimde yazıldığında C/Qd=1/KQm+C/Qm Absise C, ordinata da C/Qd değerleri konularak çizilen grafiğin bir doğru sergilemesi adsorplanmanın Langmuir denklemine uyarlılığnı göstermektedir.


"ADSORPSİYON TEORİSİ VE ADSORBENT ÇEŞİTLERİ. Adsorpsiyon, bir yüzey veya ara kesit üzerinde bir maddenin birikmesi ve derişiminin artması olarak tanımlanmaktadır." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları