THE PREPARATION OF MAGNETICALLY MODIFIED SYNTHETETIC AND NATURAL ZEOLITES AND COMPARISON OF THEIR SOME PHYSICAL PROPERTIES

Year 2013, Volume: 14 Issue: 1, 75 - 90, 01.04.2013

Zafer Dikmen , Önder Orhun

Abstract

In this study, magnetically modified zeolites (MMZ) has been produced and their adsorption, ion-exchange and magnetic properties have been studied. In this study, natural zeolite mineral, clinoptiloli-te, which belongs to Gördes (Manisa) regions and synthetic 13X zeolite, which has been produced by Sigma-Aldrich firm have been used. In order to modify the surface of these minerals, magnetite sample which belongs to Divriği (Sivas) region has been used. The engagement of magnetite particles on zeolite particles has been studied. For this reason, measuring, visualization and analysis techniques as DTA-TG, XRD, XRF, SEM and EDX have been used. As a result of these procedures, it has been ob-served that magnetite particles get engaged on the surface of zeolite particles and magnetite contribu-tion on MMZ has changed adsorption, ion-exchange and magnetic properties.
In order to determine how magnetite contribution affects adsorption, ion exchange and magnetic properties of MMZ, weightily magnetite contribution ratio (zeolite/magnetite) has been applied in three different forms (1/1, 1/2, 1/3).
As a result of nitrogen adsorption of MMZ, it has been observed that as the weightily magnetite contribution ratio goes up, specific surface area goes down and average pore diameter rises. It has been identified that total cation exchange capacity rises as the weightily magnetite contribution ratio goes up. It has been observed that pure zeolites, which have no magnetic properties, as a result of magnetically modification process, they have got magnetically character, and they change their mag-netic properties positively as the weightily magnetite contribution goes up. It has been determined that as a result of magnetic measurements; the optimum value of applied outer magnetic field is 0.5T.

Keywords

Natural and Synthetic Zeolite, Adsorption, Ion-exchange, Magnetic, Modified

MANYETİK MODİFİYE EDİLMİŞ SENTETİK VE DOĞAL ZEOLİTLERİN HAZIRLANMASI VE BAZI FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN KIYASLANMASI

Abstract

Bu çalışmada, manyetik olarak modifiye edilmiş zeolitler (MMZ) üretilmiş ve onların adsorpsiyon,
iyon değişimi ve manyetik özellikleri incelenmiştir. Çalışmalarda doğal zeolit minerali olarak
Gördes (Manisa) yöresine ait klinoptilolit ve Sigma-Aldrich firmasının ürettiği sentetik 13X zeoliti
kullanılmıştır. Bu minerallerin yüzeylerini modifiye etmek için ise Divriği (Sivas) yöresine ait magnetit
numunesi kullanılmıştır. Magnetitin zeolit tanecikleri üzerinde tutunması incelenmiştir. Bu nedenle,
DTA-TG, XRD, XRF, SEM ve EDX gibi çeşitli ölçüm, görüntüleme ve analiz teknikleri kullanılmış-
tır. Bunun sonucunda, magnetit taneciklerinin zeolit taneciklerinin yüzeyinde tutunduğu ve MMZ deki
magnetit katkısının adsorpsiyon, iyon değişimi ve manyetik özellikleri değiştirdiği görülmüştür.
MMZ de magnetit katkılama işleminin, adsorpsiyon, iyon değişimi ve manyetik özellikleri ne şekilde
etkileyeceğini tespit edebilmek için, zeolit/magnetit ağırlıkça oranı üç farklı formda (1/1, 1/2 ve 1/3)
uygulanmıştır.
Azot adsorpsiyonunun BET tekniği ile yapılan özgül yüzey alanı ölçüm sonucuna göre, magnetit
katkılama oranı arttıkça MMZ nin özgül yüzey alanının azaldığı ve ortalama gözenek çapının arttığı
görülmüştür. Magnetit katkılama oranı arttıkça, toplam katyon değişim kapasitesinin arttığı belirlenmiştir.
Saf halde hiçbir manyetik özellik göstermeyen zeolitlerin, manyetik modifikasyon işlemiyle
manyetik özellik kazandığı ve magnetit katkılama oranı arttıkça manyetik özelliklerinin de olumlu
yönde değiştiği görülmüştür. Manyetik ölçümler sonucunda, uygulanan dış manyetik alanın optimum
değerinin 0.5T olduğu belirlenmiştir.

Keywords

Doğal ve sentetik zeolitler, Adsorpsiyon, İyon değişimi, Manyetik modifiye zeolit, Magnetit

References

• Athanasios B. Bourlinos, Radek Zboril, Dimitrios Petridis, (2003). A simple route towards magnetically modified zeolites, Microporous and Mesoporous Materials, 58, 155–162
• Baç, N., Warzywoda, J., J.C. Jansen and A. Sacco, Jr., (2000). Growth of Zeolites A and X in Low Earth Orbit, Journal of Crystal Growth, 220, 140-149.
• Boles, J.R., (1972). Composition, Optical Properties, Cell Dimensions and Thermal Stability Of Some Heulandite Group Zeolites, American Mineragolist, 57, 1463-1493.
• Booker, N. A., Keir, D., Priestley, A., Ritchchie, C. D., Sudarmana, D. L., Woods, M. A., (1991). Sewage Clarification with Magnetite Particles, Water Science and Technology, 123, 1703-1712.
• Capek, L., Dedecek, J., Grygar, P., Wichterlova, B., Sobalik, Z., Martens, J. A., Brosius, R., Tokarova, V.,(2005). Analysis of Fe Species in Zeolites by UV-Vis-NIR, IR Spectra and Voltammetry. Effect of Preparation, Fe Loading and Zeolite Type, Microporous and Mesoporous Materials, 80, 279-289.
• Dikmen, S., (2007). HDTMA- Zeolitin Hazırlanması ve Sulu Çözeltiden Nitrat Adsorpsiyonu, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Türkiye.
• Dikmen, Z., (2008). Magnetik Olarak Modifiye Edilen Zeolitlerin Hazırlanması ve Bazı Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Türkiye.
• Ersoy, B., (2000). Çeşitli Katyonik Yüzey Aktif Maddelerin Klinoptilolit (doğal zeolit) Üzerine Adsorpsiyon Mekanizmalarının İncelenmesi ve Modifiye Klinoptilolit ile Sıvılardaki Non-Iyonik Organik Kirleticilerin Tutulması, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Nah, In Wook, Hwang, Kyung-Yub, Shul, Yong-Gun, (2007). A Simple Synthesis of Magnetically Modified Zeolite, Powder Technology, 177, 99-101.
• Oliveira, L. C. A., Rios, R. V. R. A., Fabris, J. D., Sapag, K., Garg, V. K., Lago, R. M., (2003). Clay-iron oxide magnetic composites for the adsorption of contaminants in water, Applied Clay Science, 22 169-177.
• Oliveira, L. C. A., Petkowicz, D. I., Smaniotto, A., Pergher, S. B. C., (2004). Magnetic zeolites: a new adsorbent for removal of metallic contaminants from water, Water Reseaarch, 38 3699-3704.
• Orbell, J. D., Godhino, L., Bigger, S. W., Nguyen, T. M., Ngeh, L. N., (1997). Oil spill remediation using magnetic particles, Journal of Chemical Education, 74 1446-1448.
• Orhun, Ö., (1997). Zeolitlerde İyon Değişimi, Anadolu Üniversitesi Yayınları, Eskişehir.
• Orhun, Ö., (2007). Üçbaşlı ve Ahırözü- Eskişehir Yörelerinden Alınan Kil Numunelerinin Isıl Analiz ve XRD Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması, XIII. Ulusal Kil Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Isparta, 110-113.
• Safarik, I., Safarikova, M., Buricova, V., (1995). Sorption of Water Soluble Organic Dyes on Magnetic Poly (oxy-2,6- Dimethyl-1,4-Phenylene, Collection of Czechoslovak Chemical Communications 60, 1448-1456.
• Sing, K. S., (1994). Ground Water Monitor, Technology Profile, 21, 60.
• Ünaldı, T., (2002). Bazı Doğal Klinoptilolitlerin Fizikokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi, Proje No: 199819018, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Eskişehir.
• Warzywoda, J., N. Bac, J.C. Jansen and A. Sacco, Jr., “Growth of Zeolites A and X in Low Earth Orbit,” Journal of Crystal Growth, 220, 140-149 (2000).
• Yörükoğulları, E., Taşal, E., Orhun, Ö., (1991). Hemodiyaliz Sıvısının Doğal ve Modifiye Zeolitlerle Rejenerasyonu, VI. Ulusal Kil Sempozyumu, (Ed: Muhsin Zor) Anadolu Üniversitesi, Eskişehir.