TEKNİK MAKALE
Zeolitler
Şekil 1.2 Farklı Adsorpsiyon Kolon Yerleşimleri
Saflaştırıcılarda kullanılan adsorbanlar
Endüstride gaz ayırma ve saflaştırma için yaygın olarak kullanılan genellikle şu adsorbanlardır: silika jel, aktif karbon, moleküler elekler, zeolitler ve aktif alümina.
Silika Jeller
Zeolitler, sodyum, potasyum ve kalsiyum gibi alkali veya toprak alkali elementlerin kristal alüminosilikatlarıdır. Zeolitlerin birincil yapısal birimleri silikon ve alüminyum tetrahedraları, SiO4 ve AlO4’tür. Bu birimler küpler, altıgen prizmalar, sekizyüzlüler ve kesik sekizyüzlüler gibi ikincil çok yüzlü yapı birimlerine birleştirilir. Nihai zeolit yapısı, üç boyutlu kristalin bir çerçeve içinde ikincil birimlerin birleşimlerinden oluşur. [4]
Moleküler Elekler
Moleküler elekler, farklı boyutlardaki moleküllerin oluşturduğu gaz karışımlarını ayıran, çok dar ve tekdüze gözenekliliğe sahip katılardır. Moleküler elekler (zeolitler) yapay olarak hazırlanmış alkali metal alüminosilikatlardır.
Silika jel, bileşiminde yüksek miktarda silisyum dioksit (SiO2) bulunduran bir adsorbent türüdür. Silika jel, geniş su tutma kapasitesi nedeniyle (ağırlıkça yaklaşık %40), en yaygın kullanılan kurutucudur. Ticari silika jel sorbentleri, mezogözeneklidir, yani gözenekleri çoğunlukla 20 A˚’ den büyüktür. [4]
Resim 1.2 Renksiz Silika Jel
Aktif Alümina
Aktif alümina, silika jelin sahip olduğu avantajlardan dolayı bir kurutucu olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır. Amorf olan silika jelin aksine, aktive edilmiş alümina kristaldir.
Resim 1.3 Aktif Alümina
Resim 1.5 Moleküler Elek
SAFLAŞTIRICI TASARIMI
Hidrojen saflaştırma, giriş gazındaki safsızlıkların adsorbanlara fiziksel olarak bağlanmasıyla gerçekleşir. Böylece, safsızlıklar adsorbanlara tutunurken yüksek saflıkta hidrojen elde edilebilir. Saflaştırıcı sistemler genellikle iki ya da daha fazla kolon içermektedir. Üretim hacmi gereksinimlerine bağlı olarak, iki ya da daha fazla yatak eşzamanlı çalışır. Kolonların içerisine adsorbanlar belirli konfigürasyonlarda katmanlar şeklinde yüklenerek adsorpsiyon işlemi gerçekleştirilir. Yataklarda katmanlar şeklinde yerleştirilen çoklu adsorbanların kullanılması, hidrojen saflaştırma için şu anda kullanılan PSA teknolojisinin önemli bir özelliğidir. Adsorpsiyon basıncı, kolon hacmi, ürün akış hızı, kirletici gazın bileşimi, çalışma sıcaklığı ve atık gaz gibi değişkenler PSA sisteminin performansını etkileyen önemli faktörlerdir.
Aktif Karbon
Aktif karbon en yaygın kullanılan sorbentlerdendir. Aktif karbonun işlevselliği büyük mikro gözenekli ve mezogözenek hacimlerinden ve sonuçta ortaya çıkan yüksek yüzey alanından kaynaklanmaktadır. Aktif karbonlar, gaz karışımlarının ayrılması ve saflaştırılması için pratik basınç salınımı ve termal salınımlı adsorpsiyon işlemleri için kullanılır. Aktif karbonlar, desorpsiyon sürecini kolaylaştıran, gazlar için nispeten ılımlı adsorpsiyon kuvvetleri nedeniyle, genellikle bir gaz ayırma işleminde zeolitik adsorbanlara göre tercih edilir. [5]
Resim 1.4 Aktif Karbon
70 › AIR WORLD TÜRKİYE / NİSAN-MAYIS-HAZİRAN 2021
Kaynakça
[1] SIRCAR, S., & GOLDEN, T. C. (2000). Purification of hydrogen by pressure swing adsorption. Separation Science and Technology, 35(5), 667-687. doi:10.1081/ss-100100183 [2] Li, J., Kuppler, R. J., & Zhou, H. (2009). Selective gas adsorption and separation in metal–organic frameworks. Chemical Society Reviews, 38(5), 1477. doi:10.1039/b802426j [3] Gönül, E. (2017, April 17). Adsorpsiyonlu ISI Pompalarında Kullanılan farklı Soğutucu AKIŞKANLARIN ÇEŞITLI ADSORBAN MADDELERCE Adsorblanma karakteristiklerinin belirlenmesi. Retrieved March 13, 2021, from https://acikerisim.uludag.edu.tr/ handle/11452/10720 [4] Yang, R. T. (2003). Adsorbents fundamentals and applications. Hoboken: Wiley-Interscience. [5] Sircar, S., Golden, T., & Rao, M. (1996). Activated carbon for gas separation and storage. Carbon, 34(1), 1-12. doi:10.1016/00086223(95)00128-x
