Öz: Giriş: Hidrotalsit, Mg6Al2CO3(OH)16•4(H2O) genel formülüne sahip bir karbonat mineralidir. Son yıllarda adsorbanlar, anyon değiştiriciler ve en önemlisi bazik katalizörler olarak potansiyel yararlılıkları göz önüne alındığında çok dikkat çekmiştir. Hidrotalsitin genel formülü M+2(1-x)M+3x(OH)2]+x(A-mx/m).nH2O şeklindedir. Bu genel formülde çift değerlikli iyon Mg+2, Ca+2, Zn+2, Ni+2, üç değerlikli iyon ise Al+3, Fe+3 veya Cr+3 olabilir ve x, 0,25 ile 0,33 arasında değer alabilir. Hidrotalsitlerin iyi bir adsorban ve anyon değiştirici olarak öngörülmesi onu biyodizel üretiminde kaçınılmaz bir yan ürün olan gliserini kullanarak laktik asit üretilebilirliği konusunda iyi bir katalizör destek maddesi olabileceği fikrini doğurmuştur. Gliserine yeni bir pazar yaratılmasındaki en büyük amaç, biyodizel sektörünün atık gliserin birikiminden etkilenmemesini sağlamaktır. Çünkü ihtiyaç fazlası olan gliserin kaçınılmaz bir şekilde biyodizel pazarını etkileyecektir. Bu nedenle biyokütleden elde edilen gliserinin değerli kimyasallara dönüştürülmesi araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Gliserinden birçok farklı yöntemle, farklı alanlarda kullanılmak üzere çeşitli katma değeri yüksek kimyasalların üretilmesi mümkündür. Örneğin, dehidrasyon, reformlama, amoksidasyon, indirgeme, eterifikasyon, esterifikasyon ve oksidasyon süreçleri ile akrolein, formaldehit, asetaldehit, mono-, di- ve triasetin, (mono) laurin, hidrojen, metanol, tartarik asit, (hidroksi) aseton ve laktik asit gibi kimyasallar üretilebilmektedir. Gliserinin mevcut pazarına laktik asidi eklemek ise hem gliserin pazarını genişletecektir hem de laktik asit üretim yöntemlerine verimli bir alternatif sunacaktır. Son on yılda yapılan çalışmalar incelendiğinde, biyodizel üretiminde lider olan ülkelerde gliserinin değerlendirilmesi üzerine çok sayıda çalışma yapıldığı görülmektedir. Bu durum, gliserinin laktik aside çevrimi için ciddi sebepler ve arayışlar oluştuğunu göstermektedir. Söz konusu reaksiyon için kullanılan katalizörler incelendiğinde hidrotalsit temelli altın katalizörlerin etkin olabileceği sonucuna varılmıştır. Bu çalışmada da katalizör destek maddesi olması planlanan hidrotalsitlerin hazırlanması ve karakterizasyonunun yapılması üzerine çalışılmıştır. Amaç: Hidrotalsitin aktivasyonunun farklı oranlarda etken madde kullanımı ile yapılarak aktif bir adsorban haline getirilmesi amaçlanmıştır. Kapsam: Bu çalışmada çift değerlikli iyon olarak Mg+2, üç değerlikli iyon olarak Al+3 seçilmiştir. Hazırlanması planlanan hidrotalsidin Mg/Al oranı değiştirilerek çift değerlikli iyon/üç değerlikli iyon oranının hidrotalsit özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. İncelenmek için seçilen Mg/Al oranları 2, 2.5, 3, 3.5, 4 olarak belirlenmiştir. Planlanan çalışmada öncelikle laktik asit üretimi için aktif olabileceği öngörülen hidrotalsit desteği hazırlanmış ve hazırlanan hidrotalsitlerin karakterizasyonu XRD yöntemi ile yapılmıştır. Özellikleri belirlenen destek maddesinin daha sonra üzerine altın etken maddesi emdirilecek ve elde edilen altın katalizörleri gliserin oksidasyonu ile laktik asit üretiminde etkinlikleri incelenecektir. Sınırlıklar: Araştırma farklı destek maddelerin etkin olabileceği öngörülmesine rağmen yüksek maliyet ve zaman gerektirdiğinden, hidrotalsit destek temeli üzerine odaklanmıştır. Yöntem: Mg/Al oranı 2 olacak şekilde 0,1875 mol Mg(NO3)2.6H2O ve 0,093 mol Al(NO3)3.9H2O içeren 0,187 L hacmindeki sulu çözelti 0,4375 mol NaOH ve 0,1125 mol Na2CO3 içeren 0,187 L hacmindeki bir diğer çözeltiye sürekli karıştırma ortamında eklenmiştir. Bu ekleme işlemi yaklaşık 3 saat sürmüştür. Daha sonra elde edilen yeni çözelti 20 saat boyunca 65 0C’de tutulmuştur. Oluşan çökelti süzülmüş ve 4 kez saf su ile yıkanarak istenmeyen iyonların uzaklaştırılması sağlanmıştır. Çökelti 24 saat boyunca 80 0C’de kurutulmuştur. Partikül boyutu 45 mesh boyutunun altında olacak şekilde elenmiş ve altın katalizöründe kullanılmak üzere hazır hale getirilmiştir. Daha sonra aynı işlemler Mg/Al oranları 3, 3.5 ve 4 olacak şekilde tekrarlanmıştır. Bulgular: Bu çalışmada düşük maliyetli farklı Mg/Al oranına sahip adsorbanlar hazırlanması ve etkin olan adsorbanın belirlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen adsorbanlar altın temelli katalizör hazırlamak için destek maddesi olarak kullanılacaktır. Adsorbanların içeriği XRD ile belirlenmiş ve hedeflenen hidrotalsitin hazirlanabilediği görülmüştür. Sonuç: Bu çalışmada Mg-Al hidrotalsitleri farklı magnezyum/alumina oranlarında hazırlanmış ve karakterizasyonu yapılmıştır. Elde edilen sonuçlardan hazırlanmış olan hidrotalsitlerin istenen oranlarda olduğuna karar verildikten sonra bu hadrotalsit örnekleri gliserinden laktik asit üretim tepkimesinde kullanılacak olan % 1 metal içeren Au/hidrotalsit katalizörlerinin destek maddesi olmak üzere kullanılacaktır.
Anahtar Kelimeler: Hidrotalsit, aktivasyon, katalizör
|
