Sayfa: [1]   Aşağı git
  Yazdır  
Gönderen Konu: 21. Yüzyılın Hammaddesi: Zeolit  (Okunma Sayısı 2986 defa)
0 Üye ve 1 Ziyaretçi konuyu incelemekte.
Bülent AVCIOĞLU
Genel Moderator
******

Performans: 1057
Çevrimdışı Çevrimdışı

Cinsiyet: Bay
Mesaj Sayısı: 952



« : 31 Mart 2007, 21:26:43 »


Zeolitler, kristal yapıları ve kimyasal özellikleri nedeniyle, günümüzde endüstriyel hammaddeler arasında çok önemli bir yere sahiptir. Son yıllarda yapılan yoğun araştırmalar ve zincirleme buluşlarla endüstride geniş uygulama alanları ortaya çıkmış ve 21. yüzyılın endüstriyel hammaddesi olarak anılmaya başlanmıştır. 1950’li yıllara kadar yapı sanayindeki kullanımları ile sınırlı kalan doğal zeolitlerin endüstriyel uygulamaları, büyük miktarlardaki zeolit kaynaklarının bulunmasından sonra, giderek araştırmacıların artan ilgisiyle karşılaşmış ve kullanımları gelişim göstermiştir.

Ideal bir yapı malzemesi

Zeolitik tüfler düşük ağırlıklı, yüksek gözenekli, homojen, sıkı, sağlam yapılıdırlar. Kolayca kesilip işlenebilmeleri ve hafiflikleriyle yapı taşı olarak kullanılırlar. Zeolitlerin yapı malzemesi olarak kullanılmaları iki bin yıl öncesine dayanmaktadır. Orta Italya Napoliten tüfleri, Batı Almanya Leacher Sea bölgesi tüfleri, Orta Avrupa’da bir çok ünlü katedral ve binaların yapımında kullanılmışlardır. Eski Bizanslıların Napoliten yeşil tüfleri yol, su kanalları ve kentsel binaların yapımında kullanmaları , bu materyalin ilk ve yoğun kullanıldığı en eski dönemlerdir. Zeolitik puzzolanlar, son beton ürünün daimi olarak yeraltı su korozyonuna maruz kalacağı hidrolik çimentolarda önemli uygulamalar bulmaktadır. Zeolit katkı stabiliteyi sağlamaktadır. Zeolit materyalin kullanıldığı en çarpıcı örnek 1912 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde 386 km uzunluğundaki su kanalı imalidir. Yapım için gerekli olan Portland çimento miktarının yaklaşık % 25’inin zeolit katkılı çimento ile sağlanması yaklaşık 1.000.000 $’lık bir kazanç getirmiştir.

Doğal zeolitlerin üstünlükleri

Doğal zeolitler, amonyuma (NH4+), ağır metal iyonlarına (Cu+2, Pb+2, Cd+2, Hg+2 vb.), radyoaktif iyonlara (Sr+2, Cs+) karşı gösterdikleri özel seçicilik, asit ortamlardaki yüksek stabilite, moleküler elek özellikleri ve birim maliyetlerindeki ucuzluk (1’e 4 oranında) gibi nedenlerle sentetik zeolitlerin kullanımlarının uygun olmadığı proseslerde başarılı bir şekilde kullanılmaktadırlar.

Doğal zeolitlerin kullanım alanları

Doğal zeolitlerin kullanım alanları çok geniş bir spektruma yayılmıştır: Kağıt dolgu maddesi, çimento üretimi, yapıtaşı üretimi, hafif ağırlıklı malzeme, gübre, toprak düzenleyici, hayvan yemi katkı maddesi, antimikrobiyal malzeme, diş macunu katkı maddesi, seramik katkı maddesi, havadan oksijen ve azot ayırımı, kömürün gazlaştırılması, baca gazı temizlenmesi (NOx, SO2, CO2 tutulması), kurutma ve saflaştırma işlemleri (doğal gazın saflaştırılması), petrol ürünleri üretimi, kötü kokuların giderilmesi, şeker rafinasyonu, nem çekici madde, güneş enerjisinin depolanması, doğal gaz taşıyıcı malzeme, petrol sızıntılarının temizlenmesi, iyon değişimi uygulamaları, radyoaktif atıkların ayrılması, atık suların ve kullanma sularının temizlenmesi, su kültürü uygulamaları gibi çok farklı endüstri sahalarında başarıyla uygulanmaktadırlar.

Kağıt Dolgu Maddesi

Bir doğal zeolit türü olan klinoptilolit katkılı kağıt, normal kil katkılı kağıtlara göre daha tok olup, kolay kesilebilmekte ve mürekkebi daha az dağıtmaktadır. Klinoptilolit 10 mikrona kadar öğütüldüğünde, aşındırma endeksi %3’den az, parlaklığı 80 civarında bir malzeme özelliği kazanır. %28 zeolit tozu katılmış bir karışımdan klasik kağıda göre çok daha hafif kağıt üretimi mümkündür.

Hayvan Yemi Katkı Maddesi

Ilk defa 1965 yılında Japon araştırmacılar tarafından başlatılan mordenit ve klinoptilolit türü doğal zeolitlerin hayvan yemi katkı maddesi olarak kullanılmasına yönelik çalışmalar günümüzde birçok ülkede yaygın olarak kullanılan ürünlerin üretimi ve pazarlanması şeklinde devam etmektedir. Yemlerine zeolit ilave edilen tavuk ve geviş getiren hayvanların, normal yemlerle beslenenlere oranla sağlıklıları bozulmaksızın ağırlıklarının arttığı belirlenmiştir. Zeolit katkı, hayvan sindirim sistemi içerisinde sodyum ve potasyum iyonlarının ortamdaki amonyum iyonları ile yer değiştirmeleri sonucu azot depolama görevi yapmakta ve depolanan bu amonyum iyonlarını daha sonra kademeli olarak geri verilmesi ile hızlı bir gelişim ve ağırlık artışı sağlanmaktadır. Macaristan’da yapılan araştırma çalışmalarında buzağı yetiştirme programı içerisinde sodyumlu zeolitlerin katkı maddesi olarak kullanılması sonucu günlük 77 gramlık artış elde edilmiştir. Zeolit katkının diğer bir avantajı da hayvan dışkılarıyla havaya karışan hastalık yapıcı ve gelişmeyi önleyici etkilere sahip amonyak ve hidrojen sülfür (H2S) gazının yapı içerisine adsorbe edilmesidir . Zeolit katkısı, dışkıların kötü kokusunun giderilmesini, nem içeriklerinin kontrolünü ve dışkıların oksijensiz ortamda çürümesi ile oluşan metan gazının diğer gazlardan ayrılmasını sağlamaktadır. Koku giderimi ve nem içeriğinin kontrolü ile hayvan barınaklarında daha sağlıklı şartlar oluşmaktadır.

Tarımsal Amaçlı Kullanımları

Öğütülmüş zeolitik tüfler Japon çiftçilerce asidik volkanik toprakları nötralize etmek için yaklaşık 100 yıldır kullanılmaktadır. Günümüzde doğal zeolitlerin en büyük tüketim alanlarından biri konumundaki tarımsal uygulamalar ise; gübre-toprak hazırlanması, tarımsal mücadele ve toprak kirliliği kontrolüdür. Klinoptilolit ve mordenitin yüksek adsorpsiyon ve iyon değişim kapasiteleri, özellikle klinoptilolitin amonyum iyonlarına karşı gösterdiği seçicilik bu tür zeolitlerin toprakların hazırlanmasında, N-bazlı gübrelerde katkı malzemesi olarak veya doğrudan gübre olarak kullanılmasını sağlamıştır. Su tutma özellikleriyle gerek toprağın ekim öncesi hazırlanması gerekse azot kaynağı olarak kullanılan amonyum bazlı gübrelerin toprağa verdikleri aşırı konsantrasyon değerlerindeki toksik etkisinin önlenmesi için amonyum iyonlarının zeolit yapı içerisine alınarak uzun zaman aralıklarında toprağa geri verilmesi ile etkin gübre kullanımı ve birim maliyette tasarruf gerçekleşmektedir. Doğal zeolitlerin katyon seçme ve değiştirme özelliklerinden, sadece besleyici iyonların bitkiye aktarılmasında faydalanılmayıp, aynı zamanda, beslenme zincirinde kurşun, kadmiyum, çinko ve bakır gibi istenmeyen bazı ağır metal katyonlarının tutulmasında da yararlanılabilir. Bu alanda kullanılan klinoptilolitin, radyoaktif kirlenmenin söz konusu olduğu topraklara ilave edilmesiyle, bitki tarafından alınan Sr90 miktarını büyük ölçüde azalttığı da tespit edilmiştir.

BDT ülkelerinde Çernobil kazasından sonra ülke zeolitlerinin büyük kısmı radyoaktif etkilerin ortadan kaldırılması amacıyla kullanılmıştır.

Doğal zeolitlerin, iyon değiştirme ve adsorpsiyon kapasitelerinin yüksekliğinden dolayı mantar ve diğer bulaşıcı hastalıklara neden olan mikropları öldürücü ilaç taşıyıcı olarak kullanılmaları ve bunları zaman içerisinde toprağa geri vererek sağlıklı ürün eldesi için kullanımları da yaygın tüketim alanlarından biridir.

Doğal Gazın Saflaştırılmasında Zeolit Kullanımı

Asidik gazların kurutulması ve saflaştırılması doğal zeolitlerin kullanıldığı uygulamalardan biridir. Klinoptilolitmordenitin asit ortamlardaki devamlı operasyonlarda gösterdikleri stabilite, doğal gazdan su ve karbondioksit ayrımında bu tür materyalin ekonomik kullanımı sağlamaktadır. Bu tür uygulama için ilk örmekler 1970-1972 yılları arasında Union Carbide Corp.’ın gerçekleştirdiği klinoptilolit türü (Aw-500) zeolitlerin çok düşük pH’larda (pH yaklaşık 2,5) klorinlerden su, stok-gaz emisyonlarından CO2 ve reformer hidrojen akımlarından HCl’ün uzaklaştırılmasına yönelik kullanımlarıdır. Benzer şekilde MRG Corp.’da doğal zeolitleri kullanarak doğal gazdan H2O, CO2, ve H2S ayrımını % 25’e varan değerlerle elde etmeyi başarmıştır. Kent atık depolama alanlarından metan gazı üretiminde de uygulama alanı bulan bu prosesde organik maddenin çürümesiyle oluşan % 50 metan, % 40 CO2içeren gaz, başlangıçta iki ön işlemle nem, hidrojen sülfür ve diğer gazlardan temizlenmekte ve daha sonra kuru gaz, peletlenmiş zeolit adsorpsiyon kolonundan geçirilerek CO2’den temizlenmek tedir.

Güneş Enerjisi Depolama Sistemlerinde Kullanımları

Zeolitlerin sıcaklığa bağlı olarak su verip-alma özelliklerinden yararlanılarak, klinoptilolit ve şabazit üzerinde yapılan uygulamalarda, küçük yapıların ısıtılması ve klimatize edilmesi, diğer bir deyişle, zeolitlerin güneş enerjisinin transferinde ısı değiştirici olarak kullanılması mümkün gözükmektedir . Gaz katı tarafında adsorbe edildiğinde genellikle dışarıya doğru bir ısı çıkışı görülür. Ters proses ise ısı girişini gerektirir. Su-zeolit sisteminde zeolit malzeme, içinde tutuldukları kap boyunca güneş kolektöründen sağlanan sıcak hava ile kurutulur. Zeolit ısıtıldığında adsorbe ettiği suyu dışarıya verir. Bu işlem sonucunda hava, su ile dolu konuma dönüşür. Uygun bir ısı değiştirici kullanılarak su buharı yoğunlaştırılır ve yoğunlaştırma ısısı dışarıya verilir. Zeolit dehidrat edildiğinde ısı üretimi için potansiyel hale geçer. Havadaki su buharı zeolit tarafından adsorbe edilir ve adsorpsiyon ısısı dışarıya verilir. Bu işlem sonucunda kuru-ılık hava elde edilir. Kurutma işleminde zeolitin su buharını dışarıda bırakarak sürekli enerji stok etmesi, oda sıcaklığını düşürür. Bu proses ısı alımının olmadığı zamanlarda mümkün olan en yüksek sıcaklığın korunması için etkin bir izolasyonun gerektiği sistemlere oranla daha avantajlıdır .

Su Kültürü Uygulamaları

Göl ve göletlerde biyolojik artıkların neden olduğu kirliliğin temizlenmesinde, doğal zeolitler, özellikle klinoptilolit etkin olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, doğal zeolitlerden, canlı balık taşımacılığı ve su kültürü ortamlarında ihtiyaç duyulan oksijence zengin hava akımını ve su içerisindeki amonyum iyon konsantrasyonunun kontrolü temininde de yararlanılmaktadır.

Belirli bir konsantrasyon değerinin üzerindeki amonyum varlığı su içinde yaşayan organizmalar için toksik etkiye sahiptir. Akvaryum, havuz gibi kapalı sistemlerde ve yüksek yoğunlukta balık kültürünün bulunduğu suların yeniden kullanılması halinde, balıkların normal biyolojik beslenme aktivitesi olarak veya üre gibi azot içerikli atıklarından dolayı su içerisindeki amonyum konsantrasyonu hızla yükselerek toksik seviyeye ulaşır. Bu zehirli etkinin azaltılması için mikrobiyolojik filtreler kullanılabilir. Biyolojik filtre operasyonunun yeniden devreye sokulmasına kadar su içerisindeki amonyum konsantrasyonu hızla yükselir. Tüm bu olumsuz sebeplerden dolayı doğal zeolitlerin tek başına veya mevcut sisteme ek olarak amonyum değişim özelliklerine dayalı kullanımı önem kazanmıştır. Yüksek tuzluluk içeren sularda zeolit iyon değişim sisteminin biyolojik arıtıma ek olarak, düşük yoğunluklu sularda ise ana temizleyici sistem olarak kullanımının daha etkin olduğunu belirlenmiştir.

Kirli Suların Temizlenmesinde Zeolit Kullanımı

Yüksek seçimli katyon değiştirme kapasitelerine bağlı olarak atık su arıtım sistemlerinde kolon operasyonları şeklinde uygulanan iyon değişim reaksiyonları doğal zeolitlerin en büyük uygulama alanlarından biridir. Atık sulardan radyoaktif metal arıtımı, NH4+ ayrımı, ağır metal katyonlarının ayrımı amacıyla günümüzde dünya üzerine dağılmış birçok arıtım tesisinde yüzbinlerce ton doğal zeolit (özellikle klinoptilolit) yüksek randımanla kullanılmaktadır. Yatak dolgu malzemesi olarak genellikle klinoptilolit türü zeolitlerin kullanıldığı sürekli kolon operasyonları sonucunda su içerisindeki kirletici metaller; Pb++> NH4+> Cu++ > Cd++ > Zr+2 > C0+2 > Ni+2 > Hg+2 seçimlik sıralaması içinde arıtılmaktadır.

Kentsel atık su arıtım sistemine zeolit eklenmesi çamurun aktivitesini artırırken askıdaki katı parçacıkların uzaklaştırılma randımanını ve üç değerli katyonların fosfat çöktürme etkisini de artırmaktadır. Amonyum iyonlarının uzaklaştırılması için nitrifikasyona oranla iyon değişimi, daha ucuz ve kolloid organik malzemenin arıtımındaki etkililiği nedeniyle uygun arıtım yöntemi olarak kabul görmektedir. Amonyum iyonlarıyla dolu zeolit yatağı, %2 (ağırlıkça) KCI / NaCI çözeltileri ile pH > 10 şartında rejenere edilerek yeniden kullanılabilmektedir. Macaristan’daki Ballotonberency, Dunakeszi, ve Zalaejerszej arıtma tesislerinde başarı ile uygulanan bu ayrım sonucunda çıkış suyu maksimum 2 mg/lt amonyum iyonu içermektedir.

Nükleer santral atıklarında bulunan ve çevre sağlığı açısından tehlikeli olan Sr90, Cs137, Co60,Ca45 gibi izotoplar, zeolitlerle tulabilmektedirler. Böylece atık sudan alınan radyoaktif atıklar, zeolitle birlikte gömülerek zararsız hale getirilmektedir. Bu alanda asitlere dayanıklılık nedeniyle klinoptilolit ve mordenit kullanılmaktadır.

1979 yılında Three Mile Island (TMI-2,Pennsylvania) nükleer santralindeki kazadan sonra, yüksek radyasyon stabilite özellikleri nedeniyle zeolitler, kirlenmiş sularda radyoaktif iyonların temizlenmesi amacıyla artan bir ilgiyle kullanılmaya başlanmıştır. TMI-2’deki temizleme operasyonunda doğal (klinoptilolit) ve sentetik (zeolit A) zeolitler, 10 m3 lük karışım şeklinde kullanılmıştır. Radyoaktif su, zeolit karışımı içeren seri kolonlara pompalanmış ve her bir kolon dolduğunda yeni bir kolon devreye girerek kirli su arıtılmıştır.

Çevre dostu sentetik zeolitler

Sentetik zeolitler fosfat yerine deterjan üretiminde katkı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bunların ana avantajları; deterjan bünyesindeki zeolitlerin su yumuşatma özelliği göstermesi ve çevre koruma kapsamı içerisinde fosfatlı deterjan imalinin sınırlandırılmasıdır. Göl veya nehirlere fosfatın artan deşarjının eutrophikasyon oluşumuna neden olması, deterjan üreticilerinin STPP (sodyum-tripolifosfat) yerine zeolit A’yı kullanmalarına yol açmıştır. Zeolit A’nın yüksek teorik katyon değiştirme kapasitesi nedeni ile su içerisinde yapısındaki Na+ iyonları ile Ca++ iyonlarının yerdeğişim reaksiyonlarında oldukça aktiftir. Bu sertlik giderici özellik, deterjan imalinde tercihli kullanımını sağlar. Buna ek olarak zeolit A çok az miktarda dahi kirlenmeye neden olabilen demir ve manganez iyonlarını ortamdan uzaklaştırarak deterjan katkılı kirlenmeyi minimuma indirmektedir. Bugün Japonya’da kullanılan deterjanların %95’i zeolit içeren deterjanlardır. Ancak %5 kadarı fosfat içeren deterjandır. Görünen odur ki yakında bu oran %0 olacaktır. Yurdumuzda ise fosfatlı deterjanların kullanımı çok büyük bir ağırlık teşkil etmektedir.

Türkiye’deki durum

Doğal zeolitler dünya pazarında henüz tam yerini almış değildir. Bunun başlıca nedeni de istenilen saflık ve istenilen gözenek çaplarında üretilebilen sentetik zeolitlerin endüstride daha yaygın olarak kullanılmalarına karşın, doğal zeolitlerin kullanım alanlarının sentetik zeolitlere göre daha sınırlı olmasıdır. Ancak doğal zeolitlerin yakın zamanda sentetik zeolitlere üstünlük sağlamaları ve daha yoğun bir şekilde kullanılmaları uzak bir ihtimal değildir.

Ülkemizde Göynük, Polatlı, Oğlakçı, Ayaş, Nallıhan, Çayırhan, Beypazarı, Mihalıççık, Kalecik, Çandır, Şabanözü, Balıkesir-Bigadiç, Emet-Yukarı Yoncaağaç, Kütahya-Şaphane, Gediz, Gördes, Izmir-Urla ve Kapadokya yöresi (Tuzköy-Karain)’nde zeolit yatakları vardır.

Bu tespit edilmiş yataklardan yalnızca Balıkesir-Bigadiç yöresindeki sahada yapılan çalışmalar sonunda, kolaylıkla işletilebilir nitelikte ve yaklaşık 500 milyon tonluk bir potansiyelin olduğu saptanmıştır. Bugüne kadar yapılan son derece kısıtlı gözlemlere göre ülkemizdeki toplam rezervin 50 milyar ton civarında olabileceği belirtilmektedir. Ancak; önemli rezerv potansiyeline sahip olan ülkemizde, 1971 yılında başlatılan çalışmalarla tespit edilen zuhurların rezervlerinin, kullanım alanlarının ve teknolojik özellikerinin geniş bir şekilde araştırılması gereklidir. Böylece, doğal zeolit potansiyelimizin ülke ekonomisine katkı sağlamasının yanı sıra, ülkemizde tarım ve hayvancılık ile ciddi boyutlarda insanlığı tehdit eden çevre kirliliğini önlemek amacıyla kullanılmasıyla da büyük yararlar sağlayacaktır.

Prof. Dr. Zafer AYVAZ   
Kayıtlı

Dedem koynunda yattıkça benimsin ey güzel toprak
Neler yapmış bu millet, en yakın tarihe bir sor bak.
sadalmelek
Yeni Üye
*

Performans: 0
Çevrimdışı Çevrimdışı

Cinsiyet: Bay
Mesaj Sayısı: 1



« Yanıtla #1 : 07 Temmuz 2008, 11:36:10 »

Yardımınıza ihtiyacım var...Hidrojen Sülfürün ülkemizde hangi oranda bulunduğu, ülkemize getirileri vs konularda elinizde dökümanınız var mı? Varsa ve paylaşabilirseniz çok sevinirim...Saygılar...
Kayıtlı
bazalt10
Sürekli Üye
***

Performans: 11
Çevrimdışı Çevrimdışı

Cinsiyet: Bay
Mesaj Sayısı: 109


Bir dağ olsam uzansam sonsuzluğa pervasız sorumsu


« Yanıtla #2 : 07 Temmuz 2008, 12:33:45 »

Hocam teşekkürler bu tarz yeni bilgilerle bizi aydınlattığınız için
Kayıtlı

Bir dağ olsam uzansam sonsuzluğa  pervasız sorumsuz ufalsam yağmurlarla rüzgarlarla ve kaybolsam bir okyanus kıyısında
Sayfa: [1]   Yukarı git
  Yazdır  
 
Gitmek istediğiniz yer:  

Image and video hosting by TinyPic

Image and video hosting by TinyPic