Bazı önemli bor bileşiklerinin termal kinetiğinin incelenmesi

Abstract

Türkiye'nin en önemli yeraltı zenginliklerinden biri olan bor yatakları Batı Anadolu'da yer almakta ve dünya rezervinin büyük kısmı bu bölgede bulunmaktadır. Bor yataklarından elde edilen bor mineralleri, azot, oksijen, hidrojen, sodyum, fosfor, kükürt, silisyum gibi elementlerle reaksiyona girerek bileşik oluştururlar. Bor bileşiklerinin üretilmesinde sulu bor minerallerinin dehidrasyon kinetiğinin belirlenmesi çok önemlidir.Bu tez çalışmasında bor minerali çeşitlerinden olan Hovlit ve İnyoitin dehidrasyon ve dehidroksilasyon kinetikleri izotermal olmayan koşullarda Coats-Redfern ve Ozawa kinetik modelleri kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca, bu minerallerin kristal faz özellikleri ve minerolojik yapıları XRD tekniği ile belirlenmiştir, kimyasal analizleri ise ICP-OES Spektrometre cihazında incelenmiştir. Minerallerin fonksiyonel grup özellikleri FT-IR Spektrometresi ile incelenmiştir. Termal davranışların incelenmesi amacıyla 2°C/dk, 5°C/dk, 10°C/dk, 15°C/dk ve 20°C/dk ısıtma hızları ile 30-900°C tarama aralığında termal bozunma ve buna bağlı kütle kayıplarını gösteren DTA ve TG eğrileri alınmıştır. Bu eğrilerden yararlanılarak minerallerin farklı ısıtma hızlarındaki aktivasyon enerjisi (E), reaksiyon derecesi (n) ve frekans faktörü (k0) değerleri gibi kinetik parametreleri hesaplanmıştır. Coats Redfern metodu ile elde edilen sonuçlara göre Hovlitin aktivasyon enerjisi değeri dehidrasyon reaksiyonu için 10.42-49.74 kJ/mol, dehidroksilasyon reaksiyonu için 428.91-574.35 kJ/mol aralığında bulunmuştur. Hovlit için frekans faktörü değeri sırasıyla 0.16-482.64 dak-1, 2.4.1026-9.57.1035 dak-1 aralığında hesaplanmıştır. İnyoitin aktivasyon enerji değeri dehidrasyon reaksiyonu için 73.45-93.03 kJ/mol, dehidroksilasyon reaksiyonu için 19.45-27.39 kJ/mol aralığında bulunmuştur. İnyoit için frekans faktörü değeri sırasıyla 1.45.109-7.6.1011 dak-1, 4.88.10-1-160.71.10-1 dak-1 aralığında hesaplanmıştır. Ozawa metodu ile Hovlitin dehidrasyon reaksiyonu için ortalama E değeri 457.64 kJ/mol dehidroksilasyon reaksiyonu için 539.60 kJ/mol olarak bulunmuştur. İnyonit için ise ortalama E değerleri dehidrasyon ve dehidroksilasyon reaksiyonları için sırasıyla 87.92 ve 167.49 olarak hesaplanmıştır.