The production and characterization of magnesium silicate for filter production - Çelenk, Assiye Sağlam (My University, 2013)
FİLTRE ÜRETİM AMAÇLI MAGNEZYUM SİLİKAT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU Analitik ve endüstriyel adsorban olarak yaygın bir şekilde kullanılan sentetik magnezyum silikat, yüksek yüzey alanına sahip amorf, suda çözünmeyen bir maddedir. Kızartma yağlarının ve kızartma yağlarından elde edilmiş biyodizelin saflaştırılmasında adsorban kullanılabilen magnezyum silikat, endüstride dolgu maddesi, antistatik madde ve kekleşme önleyici olarak da kullanılmaktadır. Ayrıca analitik olarak steroidlerin ve hormonların izolasyonu, antibiyotiklerin izolasyonu ve vitamin belirlenmesinde de kullanılabilmektedir. Günümüzde kimyasal proseslerde kullanılan magnezyum silikatlar (mMgO.nSiO2.xH2O) sentetik olarak sodyum ya da potasyum silikat çözeltilerinin magnezyum tuzları ile reaksiyonu sonucu üretilmektedir. Silikat çözeltileri ise kuartzın 1400-1500°C gibi yüksek sıcaklıklarda ergitilmesi ya da cevher zenginleştirme gibi yüksek enerji gerektiren proseslerden sağlanmaktadır. Bu proseslere alternatif olarak geliştirilen diğer bir yöntem de silis kaynağı olarak %20 oranında silis içeren pirinç kabuklarının kullanılmasıdır. Çeltiğin beyaz pirince işlenmesi sırasında yan ürün olarak elde edilen pirinç kabuğu ülkemizde ve tüm Dünya’da yakılmakta bu da çevre kirliliğine sebep olmakta ya da düşük oranda metalurji sanayinde değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, silis kaynağı olarak pirinç kabuğunun 600°C de yakılarak ele geçen külü kullanılmıştır. Pirinç kabuğu külü sodyum hidroksit çözeltisi ile ekstrakte edilerek sodyum silikat çözeltisi elde edilmiştir. Ele geçen sodyum silikat çözeltisinin magnezyum tuzları (MgCl2.6H2O MgSO4. 6H2O) ile iki farklı sıcaklıkta ve dört farklı reaktan besleme hızlarında reaksiyonu sonucu magnezyum silikat elde edilmiştir. Elde edilen magnezyum silikatın karakterizasyonu X-ışınları difraksiyonu (XRD), TG / DTA analizi ve SEM analizleri ile yapılmıştır. Üretilen magnezyum silikatın yüzey özellikleri olan yüzey alanı (m2/ g) ve por çapı(A°) BET yöntemi ile saptanmıştır. Üretilen magnezyum silikatın adsorpsiyon kapasitesi ticari magnezyum silikat (florisil) karşılaştırılmıştır. Üretilen magnezyum silikatın adsorpsiyon kinetiği adsorban madde olarak asetik asit ve iki farklı yağ asidi (Lauric ve myristic asit) varlığında incelenmiştir. Adsorpsiyon kinetiğinin incelendiği çalışmalarda üç farklı kinetik model (Pseudo first order, Pseudo second order ve intra particle kinetik modelleri) uygulanmıştır. İncelenen tüm adsorbanlar varlığında üretilen magnezyum silikatın adsorpsiyon kinetiğinin Pseudo second order kinetik modeli ile açıklanabileceği tespit edilmiştir. Ayrıca yapılan adsorpsiyon çalışmaları sonucunda, asetik asit varlığında magnezyum silikat adsorpsiyonunun Freundlich adsorpsiyon modeli ile, çalışılan yağ asitleri varlığında ise Langmuir adsorpsiyon modeli ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir. kabuğu külü, magnezyum silikat, adsorpsiyon, adsorpsiyon kinetiği, adsorpsiyon izotermleri, yağ asitleri.

THE PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF MAGNESIUM SILICATE FOR FILTER PRODUCTION Synthetic magnesium silicate is an amorphous, insoluble white powder with high surface area and it is widely used as an analytical and industrial adsorbent. Synthetic magnesium silicate’s applications in industry are adsorbent for purifiying waste frying oil and biodiesel derived from waste frying oil and also filler (rubber, ceramics, paper, glass, refractories); anti-caking agent (salt); catalyst; catalyst carrier; absorbent (crude oil spills); filter medium. Generally, synthetic magnesium silicates (mMgO.nSiO2.xH2O) is produced by the reaction between sodium silicate solution and magnesium salts. Sodium silicate is obtained conventionally by the reaction of quartz sand and sodium carbonate in glass-meltingovens at approximately 1400-1500°C. Instead of this high-temperature process, alternatively magnesium silicate can be produced from rice hulls which include 20% silica by a chemical process at lower temperatures. In this study, precipitation of magnesium silicate from sodium silicate and MgCl2 and MgSO4 solutions was investigated at four different reactant feed rate and two different temperatures (25 and 50°C). Sodium silicate solutions were produced from rice hull ash silica. The final product was characterized by scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray diffraction (XRD) and TG/ DTA analysis. Crystal size distribution (CSD) and filtration rate measurements were done. Physical characteristics of studied magnesium silicates were determined by BET method. Adsorption capacities of produced magnesium silicates were compared to commercial magnesium silicate (florisil). Adsorption kinetics of produced magnesium silicate was also determined. The best fit of the kinetic results was achieved by a pseudo second-order equation. The equilibrium data were found to be well represented by the Freundlich isotherm equation. Adsorption was found to be spontaneous and endothermic. In addition to these, the sorption of two fatty acids namely lauric and myristic acid onto synthetic magnesium silicate produced from rice hull ash silica has been studied. Conductivimeter was used for in-line determination of adsorption process. The sorption characteristics of magnesium silicate were determined by both chemical and FT-IR analysis. Kinetic studies showed that adsorption of lauric and myristic acid onto synthetic magnesium silicate followed pseudo-second-order kinetics. Adsorption equilibrium isotherms for lauric and myristic acids were analyzed by Freundlich and Langmuir isotherm models. Langmuir isotherm model was found to best represent the data for Lauric and myristic acid onto synthetic magnesium silicate. Isotherms have also been used to obtain the free energy, enthalpy and entropy of the adsorption. The thermodynamic results indicated that the adsorption process was an endothermic, which occurred spontaneously. hull ash, magnesium silicate, adsorption, adsorption kinetics, adsorption isotherms, fatty acids.
Keywords: Kimya Mühendisliği