Linyitlerin bazı özelliklerinin ön işlemlerle değiştirilmesi.

Abstract

Altı farklı Türk linyiti (Beypazarı, Kangal, Mengen, Tunç.1, Tunç.2, Yatağan) hidrojen bağı yapamayan hidrojen bağı yapabilen ve alkil aminler olmak üzere üç farklı gruba dahil 21 çözücü ile bu çözücülerin normal kaynama sıcaklıklarında soxhlet ekstraksiyonuna tabii tutulmuştur. Ayrıca tolüen ile 350°C'de otoklav ekstraksiyonu yapılmıştır. Soxhlex ekstraksiyonlarına kartuş kısmındaki çözücü berrak kalıncaya kadar devam edilmiş, otoklav ekstraksiyonları ise 1 saat süreli yapılmıştır. Bu linyitler 0,1 N HCl (oda sıcaklığında) ve EtONa/EtOH (150 °C' de otoklavda) ön işleme tabii utulmuş ve ön işlem görmüş linyitler ile yukarıdaki ekstraksiyonlar tekrarlanmıştır. Ham örneklerin ve ön işlem görmüş örneklerin ekstraksiyon verimleri, bu verimlerinin çözücü özellikleriyle ilişkisi ve ön işlemin ekstraksiyon verimleri üzerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca, kullanılan çözücülerin bu linyitleri şişirme özellikleri, linyitlerdeki asidik fonksiyonel grupların cins ve miktarları, bu grupların kalsiyum iyonu ile ilişkileri ve ön işlemlerin asidik fonksiyonel gruplar üzerine etkisi araştırılmıştır. Gerek ekstratlar gerekse katı atıklar analitik veya spektroskopik yöntemlerle analizlenmiştir. Deneysel sonuçlar göstermiştir ki düşük sıcaklık ekstraksiyon verimleri hem linyitin hem de çözücünün cinsine bağlı olarak değişmektedir. Hidrojen bağı yapamayan çözücülerde verim düşük, hidrojen bağı yapabilenlerde ve alkil aminlerde yüksektir. Bununla beraber 7 ve daha yüksek karbonlu alkil aminlerin kömür ve ekstrant ile kuvvetli katılmalar yapmış olması dolayısıyla tam uzaklaştırılmaları mümkün olmamıştır. Ekstrant verimleriyle çözücünün çözünürlük parametresi , donor number (DN) ve kömürü şişirme özelliği arasında düzenli bir ilişki olduğu görülmüştür. HCl ön işlemi daha ziyade inorganik yapıyı, EtONa/EtOH ön işlemi ise organik yapıyı etkilemektedir. HCl ön işlemi görmüş örneklerin gerek şişme değerlerinde gerekse ekstraskiyon verimlerinde ham örneklere nazaran artış olduğu, bu artışın hidrojen bağı yapamayanlara göre hidrojen bağı yapabilenlerde daha belirgin olduğu saptanmıştır. EtONa/EtOH ön işlemi sırasında incelenen linyitler kısmen çözünmekte ve kalıntı fonksiyonel gruplar bakımından zenginleşmektedir. Bu sonuçlara dayanarak bu ön işlem sırasında kömür yapısında bulunan bazı ester ve eter bağlarının kırıldığı sonucuna varılmıştır. Bütün ektsrantlar hem araomatik hemde alifatik yapıları içermektedir. Bununla beraber, piridin ve THF ekstrantlarının diğer çözücü ekstrantlarına kıyasla nispeten daha fazla kondense aromatik yapıları içerdiği,n-pentan ekstantlarının ise daha alifatik yapılı olduğu belirlenmiştir. DTA sonuçları ön işlem sonucu linyitlerin ısıl bozunma sıcaklıklarında hem örneklere nazaran değişim olduğunu göstermiştir. HCl ön işleminden sonra ısıl bozunma sıcaklıklarında düşme olurken,EtONa/EtOH ön işlemi sonucu artma gözlenmiştir. Bu sonuçlar ön işlemler sonucu kömür yapısında ve reaktivitesinde değişmeler olduğunu göstermiştir.Altı farklı Türk linyiti (Beypazarı, Kangal, Mengen, Tunç.1, Tunç.2, Yatağan) hidrojen bağı yapamayan hidrojen bağı yapabilen ve alkil aminler olmak üzere üç farklı gruba dahil 21 çözücü ile bu çözücülerin normal kaynama sıcaklıklarında soxhlet ekstraksiyonuna tabii tutulmuştur. Ayrıca tolüen ile 350°C'de otoklav ekstraksiyonu yapılmıştır. Soxhlex ekstraksiyonlarına kartuş kısmındaki çözücü berrak kalıncaya kadar devam edilmiş, otoklav ekstraksiyonları ise 1 saat süreli yapılmıştır. Bu linyitler 0,1 N HCl (oda sıcaklığında) ve EtONa/EtOH (150 °C' de otoklavda) ön işleme tabii utulmuş ve ön işlem görmüş linyitler ile yukarıdaki ekstraksiyonlar tekrarlanmıştır. Ham örneklerin ve ön işlem görmüş örneklerin ekstraksiyon verimleri, bu verimlerinin çözücü özellikleriyle ilişkisi ve ön işlemin ekstraksiyon verimleri üzerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca, kullanılan çözücülerin bu linyitleri şişirme özellikleri, linyitlerdeki asidik fonksiyonel grupların cins ve miktarları, bu grupların kalsiyum iyonu ile ilişkileri ve ön işlemlerin asidik fonksiyonel gruplar üzerine etkisi araştırılmıştır. Gerek ekstratlar gerekse katı atıklar analitik veya spektroskopik yöntemlerle analizlenmiştir. Deneysel sonuçlar göstermiştir ki düşük sıcaklık ekstraksiyon verimleri hem linyitin hem de çözücünün cinsine bağlı olarak değişmektedir. Hidrojen bağı yapamayan çözücülerde verim düşük, hidrojen bağı yapabilenlerde ve alkil aminlerde yüksektir. Bununla beraber 7 ve daha yüksek karbonlu alkil aminlerin kömür ve ekstrant ile kuvvetli katılmalar yapmış olması dolayısıyla tam uzaklaştırılmaları mümkün olmamıştır. Ekstrant verimleriyle çözücünün çözünürlük parametresi , donor number (DN) ve kömürü şişirme özelliği arasında düzenli bir ilişki olduğu görülmüştür. HCl ön işlemi daha ziyade inorganik yapıyı, EtONa/EtOH ön işlemi ise organik yapıyı etkilemektedir. HCl ön işlemi görmüş örneklerin gerek şişme değerlerinde gerekse ekstraskiyon verimlerinde ham örneklere nazaran artış olduğu, bu artışın hidrojen bağı yapamayanlara göre hidrojen bağı yapabilenlerde daha belirgin olduğu saptanmıştır. EtONa/EtOH ön işlemi sırasında incelenen linyitler kısmen çözünmekte ve kalıntı fonksiyonel gruplar bakımından zenginleşmektedir. Bu sonuçlara dayanarak bu ön işlem sırasında kömür yapısında bulunan bazı ester ve eter bağlarının kırıldığı sonucuna varılmıştır. Bütün ektsrantlar hem araomatik hemde alifatik yapıları içermektedir. Bununla beraber, piridin ve THF ekstrantlarının diğer çözücü ekstrantlarına kıyasla nispeten daha fazla kondense aromatik yapıları içerdiği,n-pentan ekstantlarının ise daha alifatik yapılı olduğu belirlenmiştir. DTA sonuçları ön işlem sonucu linyitlerin ısıl bozunma sıcaklıklarında hem örneklere nazaran değişim olduğunu göstermiştir. HCl ön işleminden sonra ısıl bozunma sıcaklıklarında düşme olurken,EtONa/EtOH ön işlemi sonucu artma gözlenmiştir. Bu sonuçlar ön işlemler sonucu kömür yapısında ve reaktivitesinde değişmeler olduğunu göstermiştir.

Six different Turkish lignites ( Beypazarı, Kangal, Mengen,Tunç.1, Tunç.2 ve yatağan) have been subjected to the soxhlet extractions wiht 21 solvents from three different groups ; non-hydrogen bonding, hydrogen bonding and alkyl amine solvents; at their boiling points. In addition toluene extractions were carried out in an autoclave at 350°C. The soxhlet extractions continued until the solvent in the thimble section became clear, but the autoclave extractions were carried out for one hour. The lignites have been pretreated with 0,1 N HCl (at room temperature), and with EtONa/EtOH (at 150°C in an autoclave) and the pretreated lignites have been extracted again with the same solvents as described above. Extraction yields of raw samples and of pretreated samples, the effects of the pretreatment and solvent properties on the yields have been investigated. In addition, effectiveness of the solvents for swelling of the lignites, the types and contents of acidic functional groups in the lignites, the relations of these groups with calcium ion, and the effects of the pretreatments on these functional groups have also been studied. Both the extracts and solid residues have been analyzed by analytical or spectroscopik methods. The result indicated that extraction yields change depending on both the type of lignite and that of the solvent at low temperature. The yields were low with non-hydrogen bonding solvent, but high with hydrogen bonding and alkly amine solvents. However, complete removal of the amines, with 7 or more carbons, from coal and coal extracts were not possible due to their strong adductions. Relatively good relations were found between the extraction yields and solvent's solubility parameter ( ), donor number (DN) and coal swelling features. While the HCl pretreatment affects mainly the inorganic structure, the EtONa/EtOH pretreatment affects the organic structure of the lignites. Both the extraction yields and swelling properties increased after the HCl pretreatment in comparison to the raw lignites; and the increments were higher with hydrogen bonding solvents than those with non-hydrogen bonding solvents. The lignites underwent partial dissolution during the EtONa/EtOH pretreatment and the residues were enriched withrespect to the functional groups. Based on these results, it was suggested that a portion of ester and ether linkages in the lignites have been broken during the pretreatments. All extracts contain both aromatic and aliphatic structures. It has been determined, on the other side, that, pyridien and THF extracts contain greater amounts of condensed aromatic structures than other solvent extracts where as n-pentane extracts are mostly aliphatic in natüre. DTA result indicated that thermal decomposition temperatures of the lignites have been shifted in comparison to the original lignites after the pretreatments. These temperatures lowered after HCl pretreatments but increased after EtONa/EtOH pretreatments. These results indicate that the structures and reactivities of the lignites have been change by the pretreatments.