Investigation of the effects of synthesis parameters and formation kinetics on the structure, mechanical performance and methylene blue adsorption of alkali activated magnesium silicates
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SERHAT ARCA
Danışman: SEZEN SOYER UZUN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Alkali aktif malzemeler (AAM), yüksek mekanik performanslarıyla Portland çimentoya alternatif olabilecek çevre-dostu malzemelerdir. Bu tezin amacı, magnezyum silikat içerikli AAM'ler için sentez koşullarının ve oluşum kinetiğinin yapı, mekanik dayanım ve metilen mavisi (MB) adsorplama özellikleri üzerine etkilerinin araştırılmasıdır. Bu amaçla ilk olarak, istatistiksel bir deney tasarımı kullanılarak sentez koşullarının sepiyolit bazlı AAM'lerin (SAAM) basma kuvveti üzerine etkileri incelenmiştir. Ham maddeler ve sentezlenen malzemeler, X-ışını floresans (XRF) spektroskopisi, X-ışını kırınım (XRD), termogravimetrik analiz (TGA) ve X-ışını fotoelektron spektroskopi yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Azaltılmış tam yansıma Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (ATR-FTIR) verisi değişik reaksiyon sürelerinde toplanarak jeopolimerleşme kinetiği ve basma kuvveti arasındaki ilişkinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Artan sepiyolit ön işlem sıcaklığının basma kuvvetini düşürdüğü, diğer taraftan artan molar Si/Mg oranının basma kuvveti üzerinde positif bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. Jeopolimerleşme kinetiğinin sayısal verilere dökülmasi amacıyla, toplanan FTIR verilerinde temel bant pozisyounun zamana bağlı değişiminin üstel bir fonksiyona oturtulmuştur. Yapılan analiz, erken evre jeopolimerleşmenin (süre < 4 sa) basma kuvveti üzerindeki etkisinin oldukça yüksek olduğunu göstermiştir. En yüksek MB adsorplama kapasitesi Na/Mg oranının 1.3, sepiyolit ön işlem sıcaklığının 750 °C ve Si/Mg oranının 2.5 olduğu durumda elde edilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) sonucunda korelasyon katsayısı (R2) 0.865 olarak belirlenmiştir. Model kullanılarak optimum sentez koşulları Na/Mg oranı için 1.3, ön işlem sıcaklığı için 697 °C ve Si/Mg oranı için 2.4 olarak tespit edilmiştir. Tez sonucunda SAAM'ların yapı ve atıksu arıtım endüstrilerinde ekonomik ve sürdürülebilir alternatifler olabilecekleri belirlenmiştir.