Çeşitli bor minerallerinden hidrofobik ve nanoyapılı çinko borat üretim yöntemlerinin geliştirilmesi

Abstract

Türkiye sahip olduğu bor rezervleri ve cevherlerinin kalitesi ile dünyanın önde gelen ülkelerindendir. Buna rağmen ürünlerinin çeşitliliği sahip olunan potansiyel yanında çok azdır. Dolayısı ile değişik bor ürünleri elde edilmesine yönelik çalışmaların yapılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Çinko Borat bunlardan bir tanesidir. Çinko Borat, alev geciktirici ve duman bastırıcı katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Ayrıca Çinko Borat ahşap kompozit malzemelerde mantar ve böcek öldürücü olarak, borosilikat malzemelerde hammadde olarak, yağlama yağlarında katkı olarak ve seramik sanayinde ergime noktası düşürücü olarak da kullanılmaktadır. Çinko Borat üretimi için yaygın olarak çinko oksit ve borik asit kullanılmaktadır. Bu çalışmada, çinko kaynağı olarak çinko oksit yerine çinko karbonat kullanılmış ve Çinko Borat üretimi, farklı bor kaynakları ve farklı karıştırma sistemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ilk olarak bor kaynağı olarak kolemanitten üretilen referans borik asit ile çinko kaynağı olarak çinko karbonat kullanılarak, hidrofobik ve nano yapılı Çinko Borat üretilmeye çalışılmıştır. İkinci aşamada ise öncelikle, boraks dekahidrattan borik asit üretilmiş ve boraks dekahidrattan üretilen borik asitin, referans borik asit ile uyumlu olduğu görülmüştür. Boraks dekahidrattan üretilen borik asit ile çinko karbonat kullanılarak Çinko Borat üretimi için ikinci aşama tamamlanmıştır. Hidrofobik yapıda Çinko Borat elde etmek için propilen glikol (PG), kerosen ve oleik asit (O.A) gibi farklı modifiye ajanlar ve bu yağ fazlarının homojen bir şekilde dağılması için izopropil alkol (İPA), etanol, metanol gibi farklı çözücüler kullanılmış, farklı modifiye ajanların farklı çözücüler ile kullanımının hidrofobisite üzerine etkileri araştırılmıştır. Ayrıca çalışmada reaksiyon süresi, reaktan oranı, sıcaklık, karıştırma hızı, aşı ve soğutma sıcaklığı gibi reaksiyon parametrelerinin verim üzerine etkisi, ısıtıcılı manyetik karıştırıcı kullanılarak incelenmiş ve belirlenen optimum noktalarda, mekanik karıştırmalı cam reaktör kullanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, mekanik karıştırmalı cam reaktörde yapılan deneylerde, verimin daha yüksek olduğu görülmüştür. Elde edilen ürünlerin karakterizasyonu, analitik yöntemin yanı sıra, XRD, FT-IR cihazları ile belirlenmiştir. Ürünlerin hidrofobisitesini belirlemek amacıyla temas açısı ölçümleri yapılmış ve gerek morfolojik yapısını gerekse nano boyutta ürün üretildiğini tespit etmek amacıyla SEM cihazı kullanılmıştır. Sonuç olarak, nano yapılı Çinko Boratın başarıyla sentezlendiği, proses parametreleri değişiminin, verimi, farklı modifiye ajan kullanımının da hidrofobisiteyi önemli ölçüde etkilediği sonucuna varılmıştır.