Kimyasal bozundurma prosesiyle atık lastik ve düşük kaliteli linyit karışımından elde edilen katı ürünün karakterizasyonu

Öz

Bu çalışmada,  atık lastik kırpıntıları(ALK) ve düşük kaliteli linyit içeren karışım sülfürik asit (H₂SO₄) , sodyum hidroksit (NaOH) ve metil alkol (CH₃OH) gibi inorganik ve organik kimyasal maddeler ile atmosferik ortamda 140 °C reaksiyon sıcaklığı ve 18 dakika reaksiyon süresinde kimyasal bozundurulması gerçekleştirilmiştir. Kimyasal bozundurma işleminden sonra katı ve sıvı faz filtre edilerek ayrılmıştır. Katı ürüne farklı konsantrasyonlarda çeşitli kimyasal maddelerle (2M NaOH; 0.75M KOH;3MHCl;%30HCl+%30HNO₃) ardışık olarak asit-baz, baz-asit ortamlarında kimyasal yıkama işlemi uygulanarak kül ve kükürt giderimi sağlanmıştır. Elde edilen katı ürünün elementel analizi LECO CHNS 628 model elementel analiz cihazında belirlenmiştir. Kül, nem, ucucu madde miktarları ASTM standartlarına göre belirlenmiştir. Katı ürünün yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskopisi (SEM-ZEISS Supra 40VP) ile belirlenmiştir. BET yüzey alanı N₂ gazı absorpsiyon isotermleri kullanılarak Micromeritics ASAP 2020 gaz adsorpsiyon porozimetresi ile ölçülmüştür. Perkin Elmer Spectrum 100 model FTIR spectrometer (ATR) ile IR analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, atık lastik kırpıntıları ile düşük kaliteli linyit içeren karışımın kimyasal olarak bozundurulması sonucunda elde edilen ürünün, kimyasal, fiziksel ve morfolojik analizlerinden elde edilen veriler ümit vericidir.

Anahtar Kelimeler

• Linyit,Atık lastik,Kimyasal bozundurma

Characterization of solid product obtained via chemical degradation process of low grade lignite and waste tyre

Abstract

In this study, the chemical degradation  of waste tire rubbers crumb-low grade lignite mixture  was carried out by using inorganic and organic chemicals such as  sulphuric acid (H₂SO₄), sodium hydroxide (NaOH) and methyl-alcohol (CH₃OH) to decompose at the 140 °C reaction temperatures and 18 minute reaction time under the atmospheric pressure. Solid and liquid phase were filtrated after chemical degradation. Ash and sulphur removal were provided as used chemical washing treatment in acid-base and base-acid ambiance as succesive with various chemical materials (2M NaOH; 0.75M KOH; 3MHCl; %30HCl+%30HNO₃) in different concentrations to solid product. Elemental analysis of the solid products was performed on a LECO CHNS 628 model elemental analyzer. Determination of ash, moisture and volatile matter was performed according to ASTM Standards. The surface morphology of solid product was performed by means of a scanning electron microscope (SEM-ZEISS Supra 40VP). BET surface area measurements using N₂ gas adsorption isotherms were completed with a Micromeritics ASAP 2020 gas adsorption porosimeter. The Infrared analyses were obtained using Perkin Elmer Spectrum 100 model FTIR spectrometer with (ATR). The data obtained from the chemical, physical and morphological analyzes of the product obtained as a result of the chemical degradation of the waste rubber crump- low quality lignite mixture is promising.

Keywords

• Lignite,Waste tyre,Chemical degradation

Kaynakça

1. Eker Y. Kömürdeki Piritik Kükürdün Giderilmesinde Çeşitli Yöntemlerin Kıyaslanması. Bilim Uzmanlığı Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Zonguldak, Türkiye, 2007.
2. Hüyükpınar T. Çeşitli Organik Asit Çözeltileri ve Sub-Kritik Su Kullanılarak Bazı Türk Kömürlerinin Demineralizasyon ve Desülfürizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 2010.
3. Büyükyıldız C. Mengen Kömürlerinin Flotasyon İle Zenginleştirilebilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2008.
4. Acar Bozkurt P. Atık Lastik-Kömür Karışımlarının Piroliz ve Kritik Üstü Ekstraksiyonla Değerli Ürünlere Dönüştürülmesi. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2011.
5. Oele AP, Waterman HI, Goedkoop ML, Van Krevelend DW. "Low severity extraction of pitch from coal as a precursor tok value added products". Fuel, 40(1),485-489, 1961.
6. Li W, Guo S. “Supercritical desulphurization of high rank coal with alchol/water and alchol/KOH”. Fuel Processing Technology, 46, 143-155, 1996.
7. Lee S, Kesavan SK, Ghosh A, Fullerton KL. “Selective precombustion desulphurization of Ohio coals using supercritical fluids”. Fuel, 68(9), 1210-1213, 1989.
8. Mukherjee S, Borthakur PC. “Effect of alkali treatment on ash and sulphur removal from Assam coal”. Fuel processing Technology, 85(2-3), 93-101, 2003a.

9. Demir U. Kütahya-Gediz Yöresi Kömürlerindeki Kükürdün Uzaklaştırılması. Doktora Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya, Türkiye, 2011.
10. Li C, Takanohashi T, Yoshida T, Saito I, Aoki H, Mashimo K. “Effect of acid treatment on thermal extraction for “hypercoal” production”. Fuel Chemistry Division Preprints, 48(1), 455-456, 2003.
11. Demiral İ, Şensöz S. ”Bitümlü şistlerin asit ekstraksiyonu ile zenginleştirilmesi”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 19(1), 1-11,2006.
12. Karacan F, Albayrak M, Köse A. ”Fiziksel ve kimyasal temizleme tekniklerinin tunç bilek inorganik bileşimi üzerine etkisinin incelenmesi”. 11. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, Eskişehir, Türkiye, 2-5 Eylül 2014.
13. Mangili I, Collina E, Anzano M, Pitea D, Lasagni M. “Characterization and supercritical CO2 devulcanization of cryo-ground tire rubber: Influence of devulcanization process on reclaimed material”. Polymer Degradation and Stability, 102, 15-24, 2014.
14. Kiroski D, Sims J, Gregory AL, Packham DE. “Theuse of thiol-amine chemical probes in network characterisation of NBR vulcanizates”. School of Materials Science, University of Bath, Bath, UK, BA2 7AY.
15. Moore CG, Trego BR. “Structural characterization of vulcanizates. Part-IV. triphenyl phoshine and sodium di-n-butyl site in natural rubber, cis-1,4-polyisoprene, ethylene-propylene rubber vulcanizate networks”. Applied Polymer Science, 8(5), 1957-1983, 1964.
16. McFarlane R,Lott R,Huang H. “CatalyticDevulcanization of Rubber”. Patent No: US 20060116431 A1. 2006.
17. BenkoD, Beer R, Lee S, Clark K. “Devulcanization of Cured Rubber”. Patent no: US 6992116. 2006.
18. Pilard JF, Campistron I, Sadaka F, Laguerre A, “Method For Preparing Telechelic Oligomers From Tire Waste”. Patent No: US 2012/0323037 A1. 2015.
19. Dubkov KA, Semikolenov SV, Ivanov DP, Babushkin DE, Panov GI, Parmon VN. “Reclamation of waste tyre rubber with nitrous oxide”. Polymer Degradation and Stability. 97(7), 1123-1130, 2012.
20. Balbay S, Açıkgöz C. “Chemical degradation of waste tyre rubber”. Eurasia Waste Management Symposium. İstanbul, Türkiye, 28-30 Nisan 2014.
21. Balbay S, Açıkgöz C. “Comparison of solids product obtained from waste tyre rubber via chemical degradation with pyrolysis solid product (Chars)”. 2nd International Conference on Recycling and Reuse. Istanbul, Turkey, 4-6 June 2014.
22. Balbay S, Açıkgöz C. “Adsorption behaviors for sequestration of anionic surfactant (LinearAlkyl benzene SulphonicAcid, LABSA) from aqueous solution on the solid product (CHAR) obtained from the waste tyre rubber via chemical devulcanization”. International Congress on Energyand Environment Engineering and Management, Paris, France, 22-24 July 2015.
23. Balbay S, Açıkgöz C. “Devulcanization of Waste Tyre Rubber and Solid Product Obtained from The Method”. Patent No: 2015/13034. 2015.
24. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü. “Kütahya İli Maden ve Enerji Kaynakları”. www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/bilgi merkezi/maden.../kutahya_madenler.pdf, (26.09.2016).
25. Balachandran M. “Role of infrared spectroscopy in coal analysis-an investigation”. American Journal of Analytical Chemistry, 5(6), 367-372, 2014.
26. Li W, Zhu YM, Wang G, Jiang B. ”Characterization of coalification jumps during high rank coal chemical structure evolution”. Fuel, 185, 298-304, 2016.
27. Wua B, Zhou MH. “Recycling of waste tyre rubber into oil absorbent”. Waste Management, 29(1), 355-359, 2009.
28. Hanson J. “Introduction to Interpretation of Infrared Spectra”. http://www2.ups.edu/faculty/hanson/Spectroscopy/IR/IRInterpretation.htm, (26.09.2016).
29. Gürkan R, Savaşçı Ş, Akçay M. “Bazı metal-oksinat komplekslerinin ardışık TLC/IR sistemi ileayrılma ve tanı olanaklarının araştırılması”. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 24(1), 51-63, 2003.
30. Genceli FE. “Kayısı Çekirdeğinin Karbon Malzeme Üretimi Hammaddesi Olarak Değerlendirilmesi: Katran ve Zift Eldesi”. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2000.
31. Borah D. “Desulphurization of organic sulphur from coal by electron transfer process with Co2+ ion”. Fuel Processing Technology, 86(5), 509-522, 2004. Scott, RPW. “Analytical Spectroscopy”. http://www.analyticalspectroscopy.net/ap3-5.htm, (26.09.2016).
32. Glaser RE. “Vibrational Spectroscopy Tutorial: Sulfur and Phosphorus”. https://faculty.missouri.edu/~glaserr/8160f10/A03_Silver.pdf, (26.09.2016).
33. Li T, Yamane H, Arakawa T, Narhi OL, Philo J. ”Effect of inter molecular disulfide bond on he conformation and stability of glial cellline-derived neurotrophic factor”. Protein Engineering, 15(1), 59-64, 2002.