Upload
nuray-yilmaz-baran
View
242
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
1/137
T.C.RZE NVERSTES
FEN BLMLER ENSTTS
NYE BENTONTN NAPROKSEN ve PYRONN Y ileETKLEMELERNN XRD, FTIR, UV-GR, BET, TERMK
ANALZ ve FLORESANS TEKNKLER YARDIMIYLAAYDINLATILMASI
Nuray YILMAZ
Tez Danman
Do.Dr. Ahmet TABAK
YKSEK LSANS TEZ
KMYA ANABLMDALI
RZE- 2010
1
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
2/137
2
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
3/137
NSZ
Bu tez calmasnda beni ynlendiren, tm bilgi ve deneyimlerini ho grsyleharmanlayp nme sunan deerli hocam Sayn Do. Dr. Ahmet TABAK'a sonsuz
kranlarm sunuyorum.
almalarm esnasnda yardmlarn esirgemeyen, bilgi ve tecrbelerinden
faydalandm ok deerli hocam Sayn Yrd. Do. Dr. Kadem MERALe teekkr ederim.
Tez almalar ve tez yazm boyunca maddi ve manevi desteini esirgemeyen Sayn
Talat BARAN'a ok teekkr ederim.
Btn almalarm boyunca maddi ve manevi olarak desteini her zamanhissettiim bata Sayn Ar. Gr. Kaan KARAOLU olmak zere, Sayn Yrd. Do. Dr.
Cihan KANTAR'a, Sayn Adem DEMR'e, Sayn Mehtap BLC'ye ,Sayn Bayram
DURAL'a, Sayn Firdevs MERT'e ve RZE NVERSTES Kimya Blmnn deerli
retim yelerine teekkr ederim.
Ayrca beni bugnlere getirmek iin byk emek sarf eden, zverileriyle varlklaryla
en byk desteim olan ok deerli aileme ve kardeime sonsuz teekkr bir bor bilirim.
3
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
4/137
NDEKLER
NSZ
NDEKLER.......................................................................................................................I
ZET.....................................................................................................................................V
SUMMARY.........................................................................................................................VI
SEMBOLLER ve KISALTMALAR DZN.....................................................................VII
EKLLER DZN..............................................................................................................IX
TABLOLAR DZN..........................................................................................................XII
1. GENEL BLGLER .................................................................................................1
1.1. Killer........................................................................................................................11.2. Kil Minerallerinin Tanm .......................................................................................2
1.2.1. Montmorilonit..........................................................................................................5
1.3. Bentonit....................................................................................................................6
1.3.1. Bentonitin Tanm ve zellikleri..............................................................................6
1.3.1.1. Bentonitin Karakteristik zellikleri.........................................................................7
1.3.1.2. Tabii ekli................................................................................................................7
1.3.1.3. Tane Boyutu ve Rengi..............................................................................................71.3.1.4. zgl Arlk...........................................................................................................8
1.3.1.5. Bentonitin imesi...................................................................................................8
1.3.1.6. Bentonitin Katyon Deitirme Kapasitesi...............................................................8
1.3.2. Bentonitin Kullanm Alanlar...................................................................................9
1.3.2.1. Bentonitin Aartma Topranda Kullanm..............................................................9
1.3.2.2. Bentonitin la ve Kozmetik retiminde Kullanm..............................................10
1.3.2.3. Temizlik Maddelerinde Bentonit Kullanm ve Aranan zellikler........................111.3.2.4. Petrol Rafinasyonunda Bentonit Kullanm...........................................................11
1.3.2.5. Kat Sanayiinde Bentonit Kullanm....................................................................11
1.3.2.6. Boya Sanayiinde Bentonit Kullanm....................................................................12
1.3.2.7. Lastik Sanayiinde Bentonitin Kullanm................................................................12
1.3.2.8. Absorban (Kedi Kumu) Olarak Bentonitin Kullanm..........................................12
1.3.2.9. Nem Alc Kil retiminde Kullanm....................................................................12
1.3.2.10.Atk Sularn Temizlenmesinde, Atk Barajlarnda ve Yap Sanayiinde Kullanm
...............................................................................................................................13
1.3.2.11. Hayvan Yemi Sanayiinde......................................................................................13
I
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
5/137
1.3.2.12. Dkm Kumu ve Peletlemede Bentonitin Kullanm...........................................13
1.3.2.13. Sondaj Alannda Bentonitin Kullanm.................................................................14
1.3.2.14. imento Sanayiinde Bentonitin Kullanm...........................................................14
1.3.2.15. naat Mhendisliinde Bentonit Kullanm.........................................................14
1.3.2.16. Gda Sanayiinde Bentonit Kullanm....................................................................14
1.4. Kil ve Kil minerallerinin la Sanayinde Kullanm..............................................15
1.4.1. Etken madde olarak kullanm...............................................................................15
1.4.1.1. Az yoluyla alm ................................................................................................15
1.4.1.2. Lokal uygulamalar................................................................................................16
1.4.2. Katk Maddesi Olarak Kullanlmas......................................................................17
1.5. Naproksen..............................................................................................................20
1.6. Adsorpsiyon...........................................................................................................21
1.6.1. Adsorpsiyon trleri................................................................................................23
1.6.2. Fiziksel adsorpsiyon..............................................................................................24
1.6.3. Kimyasal adsorpsiyon............................................................................................25
1.6.4. yonik adsorpsiyon.................................................................................................26
1.6.5. Biyolojik adsorpsiyon (Biyosorpsiyon).................................................................26
1.7. Adsorpsiyon izotermlerinin snflandrlmas........................................................271.8. Adsorpsiyonu Etkileyen Etmenler.........................................................................29
1.9. Adsorpsiyon izotermleri........................................................................................30
1.9.1. Langmuir adsorpsiyon izotermi.............................................................................30
1.9.2. Freundlich adsorpsiyon izotermi...........................................................................31
1.9.3. Brunauer-Emmett-Teller (BET) E-Scaklk Erisi...............................................32
1.10. Adsorpsiyon Termodinamii.................................................................................33
1.11. Boya ve Boyarmadde.............................................................................................341.11.1. Bazik Boyarmaddeler............................................................................................35
1.12. Pyronin Y...............................................................................................................36
1.13. Fotofiziksel ve Fotokimyasal Prosesler.................................................................37
1.13.1. Agregasyon............................................................................................................42
1.13.2. Molekler Agregatlar.............................................................................................42
1.13.2.1.Paralel (Sandwich) yap: H-agregat.......................................................................43
1.13.2.2.Ba-kuyruk (Head to tail ) yap: J agregat.............................................................44
1.13.3. Eksiton (Exciton) Teorisi.......................................................................................47
1.14. Literatr zeti........................................................................................................50
II
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
6/137
2. YAPILAN ALIMALAR...................................................................................56
2.1. Kimyasallar............................................................................................................56
2.2. Cihazlar..................................................................................................................56
2.3. Deneyler.................................................................................................................57
2.3.1. Ham Bentonitin Hazrlanmas...............................................................................57
2.3.2. Katyon Deitirme Kapasitesinin Bulunmas........................................................57
2.3.3. Katyon Deitirilmi Bentonitin Hazrlanmas......................................................58
2.3.4. Naproksen-Bentonit Kompositin Sentezlenmesi...................................................58
2.3.5. Naproksen-Bentonit Kompositinden Naproksenin Desorpsiyonu zerine pH'n
Etkisi......................................................................................................................59
2.3.6. Pyronin Y (PyY)- Bentonitin Sentezlenmesi.........................................................59
2.3.7. eitli Konsantrasyonlardaki Pyronin Y zeltilerinin Bentonit Tarafndan
Adsorplanmas.......................................................................................................60
2.3.8. Ham Bentonitin Pyronin Y Adsorpsiyonu zerine Scakln Etkisi....................61
2.3.9. Ham Bentonitin Pyronin Y Adsorpsiyonu zerine yon iddetinin Etkisi............61
2.3.10. Ham Bentonitin Pyronin Y Adsorpsiyonu zerine Kil Miktarnn Etkisi.............62
2.3.11. Floresans ve Absorpsiyon lmleri in PyY-Bentonitin Hazrlanmas.............62
2.3.12. Naproksen-Bentonit (N-Bentonit) ve Pyronin Y-Bentonit (PyY-Bentonit)Kompositlerinin Karakterizasyonu........................................................................63
3. BULGULAR..........................................................................................................65
4. SONU VE TARTIMA.......................................................................................94
4.1. Ham Bentonitin Kimyasal Analiz Sonular .........................................................94
4.2. Bentonit Naproksen Etkilemesinin Deerlendirilmesi.........................................94
4.2.1. XRD Analizi Verileri..............................................................................................94
4.2.2. Termik Analiz Verileri ...........................................................................................974.2.3. IR Spektrumlar......................................................................................................98
4.2.4. Yzey Alan lm...........................................................................................100
4.2.5. N-Bentonit Kopmleksinde Naproksen Moleklnn Desorpsiyonu...................100
4.3. Bentonit Pyronin Y Etkilemesinin Deerlendirilmesi........................................101
4.3.1. XRD Analizi........................................................................................................101
4.3.2. Termal Analiz.......................................................................................................102
4.3.3. IR Spektrumlar....................................................................................................103
4.3.4. Adsorpsiyon zotermleri......................................................................................104
4.3.5. Bentonit Tarafndan PyY Trlerinin Adsorpsiyonu zerine Scakln Etkisi .. .106
III
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
7/137
4.3.6. Bentonit Tarafndan PyY Adsorpsiyonuna yon iddetinin Etkisi......................107
4.3.7. Bentonit Tarafndan PyY Adsorbsiyonuna Kil Miktarnn Etkisi.......................107
4.4. Farkl CEC oranlarnda Bentonit ile PyY Etkileiminin Ardndan Elde Edilen
Szntlerin Fotofiziksel Karakterizasyonu.......................................................108
KAYNAKLAR...................................................................................................................114
ZGEM
IV
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
8/137
ZET
Bu almada, nye Bentonit ile bir ila etken maddesi olan Naproksen ve lazer boyas
olarak kullanlan Pyronin Y molekllerinin etkiletirilmesiyle sentezlenen kompositlerin termal
kararllk ve yapsal zellikleri X-nlar toz krnm (XRD), termal analiz (TG/DTA/DSC), FourierTransform Infrared (FTIR), yzey alan lm teknikleri kullanlarak incelendi.
Ana bileeni Ca-montmorillonit olan ham nye bentonitinin d001 temel boluu 15,33
olarak belirlendi. Ham nye Bentonitin i tabaka boluuna Naproksen ve Pyronin molekllerinin
yerlemesiyle hazrlanan N-Bentonit ve PyY-Bentonitin temel boluklar ise srasyla 24,12 ve
18,13 deerlerine artt. Ham nye bentonitin TG erisinde 30-200 C scaklk aralnda toplam
%10,72lik ktle kayb adsorbe ve tabakalar aras katyona bal sularn uzaklamasna karlk
gelir. 200-750 C scaklk aralnda ise yapsal hidroksil gruplar ve kil d bileenler
uzaklamaktadr (%3,99luk ktle kayb). Ham nye Bentonitten farkl olarak, 200-750 C scaklk
aralnda N-bentonitte %10,24lk ve PyY-bentonit kompositinde ise % 5,6lik ktle kayb
gzlenmektedir. Ham nye Bentonitin IR spektrumunda, 3600-3200 cm-1 aralnda yapsal OH
gerilme titreimleri, 1200-900 cm-1 aralnda Si-O gerilme bandlar ve 750-400 cm-1 aralnda ise
eilme pikleri yer almaktadr. N-bentonit ve PyY-bentonitin IR spekturumlarnda ise 1650-1460
cm-1 aralnda aromatik halkann C=C iskelet gerilme pikleri, 1460-1360 cm-1 aralnda ise alkil
gruplarnn C-H eilme pikleri ak bir ekilde gzlenmektedir. Ayn zamanda N-bentonitin IR
spektrumunda antisimetrik ve simetrik COO- gerilme; PyY-bentonitin IR spekturumunda ise 1594
cm-1de C=N gerilme ve 1286 cm-1de C-O-C asimetrik gerilme pikleri tespit edildi. Naproksen
moleklnn N-Bentonit kompositinden farkl pH deerlerinde desorpsiyonu, ila salnmnn
yksek pH deerlerinde ok, dk pH deerlerinde ise daha az olduunu gsterdi. nye bentonit
kullanlarak sulu zeltiden PyYnin adsorpsiyonu, adsorpsiyon prosesi zerine scakln, pH,
iyonik kuvvet ve kil miktar etkisi dikkate alnarak incelendi. Adsorpsiyon verileri Freundlich
modeline iyi bir ekilde uydu ve ayn zamanda 25-45 C scaklk aralnda gzlemlenen negatif
G (serbest enerji deiimi) deerleri PyY adsorpsiyonun termodinamik olarak mmkn olan bir
proses olduuna iaret etti. Kil-boya sspansiyonlarndan elde edilen PyY sulu zeltilerinin UV-
grnr spektrumlarnda yeni bir H- agregat band gzlendi. lem grmemi PyY nin sulu
zeltilerine kyasla kil boya sistemlerinin floresans iddeti ve uyarlm seviyede kalma srelerinin
daha az olduu belirlendi.
Anahtar Kelimeler: Bentonit, Adsorpsiyon, Agregasyon, Naproksen, Pyronin Y, XRD,
FTIR, TG-DTG/DTA
V
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
9/137
SUMMARY
THE CHARACTERIZATION OF INTERACTIONS OF NYE BENTONITE WITHNAPROXEN AND PYRONINE Y USING XRD, FTIR, UV-VIS, BET, THERMAL
ANALYSIS AND FLUORESCENCE TECHNIQUES
In this study, the thermal stabilities and structural properties of the composites which were
synthesized by treating Naproxen and Pyronin Y molecules used as drug active agent and lazer dye,
respectively, with nye bentonite were investigated by using X-ray diffraction (XRD), thermal
analysis (TG/DTA/DSC), Fourier Transform Infrared (FTIR), and specific surface area
measurement (BET) techniques.
The d001 basal spacing value of nye Bentonite with major Ca-montmorillonite was
determined as 15.33 . The basal spacing values of the N- and the Py-Y-bentonite which was
prepared by penetrating of Naproxen and Py-Y molecules into interlayer space of bentonite wereincreased to 24.12 and 18.13 , respectively. The 10.72 % of the total mass loss on the TG curve
of untreated nye Bentonite between 30-200 C temperature range was attributed to removal of
adsorbed and cations-coordinated waters. In the range of 200-750 C, the structural OH groups and
the external clay components remove (mass loss =3.99 %). In the temperature range 200-750 C,
different from untreated nye bentonite, %10.24 and % 5.6 of mass losses for N- and Py-Y
bentonites, respectively, are observed. In the spectrum of untreated nye bentonite, the structural
OH stretching vibrations in the region 3600-3200 cm-1, the Si-O stertching bands in the range
1200-900 cm-1 and bending peaks within the range 750-450 cm-1 are located. In the case of N- and
PyY-bentonites, the C=C skeleton stretching peaks of aromatic ring in the range 1650-1460 cm -1
and the C-H bending peaks of alkyl groups in the region 1460-1360 cm -1 are clearly observed. The
asymmetric and symmetric OCO- stretching peaks at 1607 and 1390 cm-1 for N-bentonite ,
respectively and, the C=N and C-O-C asymmetric stretching peaks at 1594 and 1286 cm-1 in the IR
spectrum of PyY-bentonite were also determined. The desorption of Naproxen molecule from the
N-bentonite sample at different pH values showed that the amount of drug release at higher pH
values was higher than that at lower pH values .The adsorption of PyY from aqueous solutions
using nye Bentonite was investigated with particular reference to the effects of temperature, pH,
ionic strength and clay amount on adsorption process. The adsorption data fitted well the
Freundlich model and also the negative G (free energy change) values observed in the
temperature range 25-45 C pointed out that the adsorption of PyY is a thermodynamically feasible
process. A new H-aggregate band in the UV-Visible spectra of PyY aqueous solutions obtained
from clay-dye suspensions was observed. The lower fluorescence intensity and life time in the
excited state of clay-dye systems comparing to untreated PyY aqueous solutions were determined.
Keywords: Bentonite, Adsorption, Aggregation, Naproxen, Pyronin Y, XRD, FTIR, TG-
DTG/DTA
VI
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
10/137
SEMBOLLER ve KISALTMALAR DZN
DTA : Diferansiyel Termik Analiz
XRD : X- In toz krnm yntemi
IR : Infrared Spektroskopisi
DSC : Diferansiyel Taramal Kalorimetre
UV : Ultraviyole Grnr Spektroskopisi
TG : Termogravimetri
DTG : Diferansiyel Termogravimetri
qe : Dengede 1 g adsorban tarafndan adsorplanan madde miktar ( mg g1)
Ce : Dengede zeltide kalan znm maddenin denge deriimi ( mg L-1)
KL : Langmuir izoterm sabiti (dm3 mol1)
qm : Langmuir izoterminden hesaplanan adsorpsiyon kapasitesi (mol g1 )
KF : Freundlich izoterm sabiti (dm3 g1)
n : Freundlich izoterm sabiti
V : Adsorplanan gazn hacmi
Vm : 1 g adsorbann yzeyini tek tabaka halinde rtmeye yetecek miktardakigazn hacmi
Po : Deney koullarndaki gazn doygunluk buhar basnc
dk : Dakika
R : Gaz sabiti (J mol1 K1)
T : Mutlak scaklk (K)
KDK : Katyon Deiim Kapasitesi (meq/100 g)
G0
: Standart serbest enerji deiimiH0 : Standart serbest entalpi deiimi
S0 : Standart serbest entropi deiimi
r2 : zoterm iin elde edilen korelasyon sabiti deeri
CEC : Katyon deiim kapasitesi
: Kaplanan yzeyin kesri
: Agregattaki iki monomer moleklnn geis dipol momenti arasndaki
a
: Molar absorpsiyon katsays
, : Dimerin elektronik dalga fonksiyonu
VII
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
11/137
: Monomerin dalga fonksiyonu
: Floresans mr
: Dalga boyu
So : Singlet temel hal
S1 : Birinci singlet uyarlm hal
S2 : kinci singlet uyarlm hal
T1 : Birinci triplet uyarlm hal
VIII
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
12/137
EKLLER DZN
ekil 1. Tetrahedral tabakann yandan grnm................................................................3
ekil 2. Tetrahedral tabakann uzaysal grnm................................................................3
ekil 3. Oktahedral tabakann ematik gsterimi.................................................................4
ekil 4. Oktahedral tabakann uzaysal grnm................................................................4
ekil 5. Montmorillonitin Tabaka Yaps..............................................................................6
ekil 6. Bentonitin imesi..................................................................................................8
ekil 7. Montmorillonitin katyon deitirmesi ematik olarak gsterilmektedir.................9
ekil 8. Gaz molekllerinin kat yzeyi ile arpmasnn ardndan gerekleen balcaolaylar....................................................................................................................23
ekil 9. Fiziksel ve kimyasal tutunma olaylarnn potansiyel enerji erileri.....................26
ekil 10. Balca adsorpsiyon izoterm trlerinin gsterimi.................................................28
ekil 11. Sv-kat ara yzey adsorpsiyon izotermleri..........................................................29
ekil12. Temsili Langmuir izotermi....................................................................................31
ekil 13. Tipik bir Freundlich izoterm grafii......................................................................32
ekil 14. Pyronin Y' nin molekler yaps............................................................................37ekil 15. Elektronik yaplarn temsili gsterimi ..................................................................38
ekil 16. Jablonski diyagram .............................................................................................39
ekil 17. Monomer ve H-agregatn temsili gsterimi..........................................................43
ekil 18. Monomer ve H-agregatn temsili absorpsiyon spektrumu....................................44
ekil 19. J agregat yapnn temsili gsterimi.......................................................................45
ekil 20. Monomer ve J-agregatn temsili absorpsiyon spektrumu.....................................46
ekil 21. Molekler agregatlarn enerji diyagramlar [60]...................................................48
ekil 22. Ham nye Bentonit..............................................................................................58
ekil 23. Naproksen-Bentonitin (a) hazrlanmasnda ve (b) szme ileminde kullanlan
dzenekler.............................................................................................................59
ekil 24. Kalibrasyon erisi oluturmak iin farkl konsantrasyonda hazrlanan boya
zeltileri...............................................................................................................61
ekil 25. PyY-Bentonit kompositinin sentezi.......................................................................62
ekil 26. a) nye Bentonitin, b) Zn-bentonitin, c) N-bentonit kompleksinin x-nlar
spektrumlar..........................................................................................................67
ekil 27. a) nye Bentonitin, b) Zn-bentonitin c) N-bentonit kompleksinin termal analiz
IX
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
13/137
erileri...................................................................................................................70
ekil 28. a) nye Bentonitin, b) N-bentonit kompleksinin termal analiz erileri (DSC,
DDSC)...................................................................................................................71
ekil 29. a) nye Bentonitin ,b) Zn-bentonitin, c) N-bentonit kompleksinin, oda scakl-
ndaki IR Spektrumlar........................................................................................72
ekil 30. N-bentonit kompleksinin oda scaklnda (a) ve 100 ile 400 C arasnda 50 C
...............................................................................................................................74
ekil 31. N-bentonit kompleksinden oda scaklnda, farkl pH ve srelerde naproksen
moleklnn desorpsiyonunun ardndan alnan IR spektrumlar (a-p)................75
ekil 32. a) nye Bentonit b) Pyronin Y- Bentonitin X- nlar Spektrumlar...................78
ekil 33. a) nye Bentonitin b) Py Y- Bentonit kompleksinin termal analiz erileri..........79
ekil 34. a) nye Bentonitin, b) PyY-bentonit kompleksinin termal analiz erileri
(DSC,DDSC).........................................................................................................80
ekil 35. a) nye Bentonitin b) Pyronin Y-Bentonit kompleksinin oda scaklndaki IR
spektrumlar..........................................................................................................81
ekil 36. PyY-bentonit kompleksinin oda scaklnda (a) ve 100-500 C arasnda 50 C
arttrlarak alnan IR Spektrumlar (b-j)................................................................82
ekil 37. nye Bentonitin PyY adsorbsiyonuna elik eden denge adsorbsiyon izotermi .. .83ekil 38. 25oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izotermi.. 84
ekil 39. 30oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izotermi.. 85
ekil 40. 35oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izotermi..86
ekil 41. 40oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izotermi.. 87
ekil 42. 45oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izotermi.. 88
ekil 43. Farkl kil miktarlarnn Pyronin Y adsorpsiyonuna etkisi.....................................89
ekil 44. nte Bentonitin PyY adsorpsiyonuna yon iddetinin etkisi................................89ekil 45. nye Bentonitin PyY adsorpsiyonunda dalma katsaysnn scakla ball.90
ekil 46. 3,7x10-6 M PyY'nin saf su ierisinde absorpsiyon spektrumu..............................91
ekil 47. Farkl CEC oranlarnda nye Bentonit ile PyY etkileiminin ardndan elde edilen
szntlerin adsorpsiyon spekturumlar. .............................................................91
ekil 48. % CECe kar H-agregatn 490 nm deki absorbanslar.......................................92
ekil 49. %0,1 CEC orannda Bentonit ile PyY etkileiminin ardndan elde edilen
szntnn bileenlerine ayrlm adssorpsiyon spekturumu...............................92
ekil 50. 3,7x10-6 M PyY saf su ierisinde alnan floresans spektrumlar...........................93
ekil 51. Farkl CEC oranlarnda nye Bentonit ile PyY etkileiminin ardndan elde edilen
X
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
14/137
szntlerin floresans spekturumlar. ..................................................................93
ekil 52. Farkl CEC oranlarnda nye Bentonit ile PyY etkileiminin ardndan elde edilen
szntlerin floresans durulma spektrumlar........................................................94
ekil 53. Naproksenin benzen halkas silikat tabakasna dik ynlenmi boyutlu
gsterimi................................................................................................................97
ekil 54. Kilin i tabaka boluuna yerleen Napsoksen molekllerinin boyutlu ematik
gsterimi................................................................................................................97
ekil 55. Kilin i tabaka boluuna yerleen PyY molekllerinin boyutlu ematik
gsterimi..............................................................................................................104
ekil 56. Boya tutunmas zerine iyon iddeti etkisinin ematik gsterimi ......................110
XI
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
15/137
TABLOLAR DZN
Tablo 1. Simektit kil minerallerinin snflandrlmas.........................................................5
Tablo 2. Bentonitin Fiziksel ve Kimyasal zellikleri.......................................................10
Tablo 3. Naproksen moleklnn yapsal zellikleri........................................................21
Tablo 4. % CEC deerlerine karlk gelen konsantrasyonlarn gsterilmesi...................63
Tablo 5. nye Bentonitin kimyasal bileimi.....................................................................66
Tablo 6. nye Bentonitin x-nlar toz krnm verileri....................................................66
Tablo 7. nye Bentonitin, Zn-bentonitin, N-bentonit kompleksinin termal analiz verileri.
.............................................................................................................................68Tablo 8. nye Bentonitin ve N-bentonit kompositin DSC verileri...................................68
Tablo 9. nye Bentonitin IR spektrumuna ait titreim bantlar........................................69
Tablo 10. N-bentonitin IR spektrumuna ait titreim bantlar..............................................69
Tablo 11. Ham, Zn- ve N-bentonitlerin yzey alanlar.......................................................69
Tablo 12. nye Bentonitin x-nlar toz krnm verileri....................................................75
Tablo 13. nye Bentonitin, PyY-bentonit kompleksinin termal analiz verileri.................75
Tablo 14. Ham nye Bentonitin IR spektrumuna ait titreim bantlar...............................76Tablo 15. PyY-Bentonitin IR spektrumuna ait titreim bantlar..........................................76
Tablo 16. 25oC' de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izoterm
verileri.................................................................................................................82
Tablo 17. 30oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izoterm
verileri.................................................................................................................83
Tablo 18. 35oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izoterm
verileri.................................................................................................................84
Tablo 19. 40oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izoterm
verileri.................................................................................................................85
Tablo 20. 45oC'de nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna elik eden Freundlich izoterm
verileri.................................................................................................................86
Tablo 21. nye Bentonitin farkl scaklklardaki PyY adsorpsiyonuna elik edeb
Freundlich izoterm sabitleri................................................................................87
Tablo 22. nye Bentonitin PyY adsorpsiyonuna ait termodinamik verileri......................89
Tablo 23. Farkl CEC oranlarnda nye Bentonit ile PyY etkileiminin ardndan elde
edilen szntlerin hesaplanan floresans mrleri ve baz spektral deerleri.. .93
XII
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
16/137
1. GENEL BLGLER
1.1. Killer
Kil, belirli bir kristal yapya sahip, doal, toprams, ince taneli, belirli miktarda su
katldnda plastisite zellii artan bir malzemedir. Kil mineralleri genel olarak
hidratlam alminyum silikatlardr. Bazlarnda ise alminyumun yerini ksmen veya
tamamen demir ya da magnezyum alr. Killer iinde kil minerallerinin yansra kil
olmayan malzeme olarak kuartz, kalsit, feldspat ve pirit gibi mineraller de bulunmaktadr.
Bir ok kil minerali ayrca organik maddeleri ve suda znebilen tuzlarda ierir. Killerin
endstiride kullanmnda, plastisite, su emme, bzlme, ime, balama kuvveti, kesilmedirenci, konsalidasyon ve geirgenlik gibi zellikleri aratrlmaktadr [1].
Killer jeoloji, tarm, inaat, mhendislik, ileme endstrisi ve evresel uygulamalar
gibi pek ok alanda kullanlan nemli endstriyel maddelerdir. Killerin ticari uygulamalar
iinde seramik, kat, boya, plastik, sondaj amuru, dkm, kimyasal tayclar, sv
engelleyicileri, renk gidericiler ve kataliz en nemli olanlardr. Son yllarda gelimi kil
ileme teknikleri kullanlarak yksek saflkta, belirli parack boyutuna ve dalmna
sahip, daha beyaz ve parlak renkli, yzey kimyas ve dier fiziksel-kimyasal zelliklerideitirilmi yeni kil rnlerinin retilmesi killerin ticari ve katalitik uygulama alanlarnda
arta yol amtr [2,3]. Bu yeni ve gelitirilmi kil rnleri daha ziyade ilenmi kat,
boya incelticileri, plastik nanobileenleri, stunlanm zel tutucu ve katalizrlerde, sv
gbre dalmlarnda, organik atklarn tutulmas ilemlerinde, ar-metal ve radyoaktif atk
merkezlerinde dolgu malzemeleri olarak kullanlmaktadr.
Killerin basit formlleri genel olarak H4Al2Si2O9 (kaolin) ve Al4(Si4O10)2(OH)4
(montmorillonit) eklinde yazlabilir. Ancak bunlar pratik olarak killerin davranhakknda bilgi vermez. Bu formller Si/Al oranndaki deiimi, su miktarnn deiimini
ve genellikle Mg , Fe, Ca ve alkali metallarin bal miktarlarn gstermektedir. Yalnzca
kimyasal analizler killerin tannmasnda yeterli olamamakta ve bu nedenle yapsal
inceleme gerekmektedir. Kil mineralleri ar derecede ince taneli olduu iin, adi
mikroskoplar kristal morfoloji almalar iin yetersiz kalmaktadr. Killer hakknda
modern bilgilerin ou, XRD kameralar ve elektron mikroskoplar yardmyla
edinilmektedir. Bu cihazlar ile kil yapsnn genel modelleri yorumlanmakta, kimyasal
bileimindeki anormallikler aklanmakta ve kil minerallerinin bir snflandrlmas yapla
1
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
17/137
bilmektedir.
1.2. Kil Minerallerinin Tanm
Kil mineralleri bir tetrahedral silika tabaka ile bir oktahedral almina tabakadan
oluan 1:1; iki tetrahedral tabaka arasna bir oktahedral tabakann yerletii 2:1; veya 2:1
tabakalar arasnda bir metal hidroksit tabakasnn bulunduu 2:1:1 yapsndadr.
Killer oktahedral tabakayla zirve oksijenlerini paylaarak balanan tetrahedral
tabakalardan olumu yaplardr. Tetrahedral merkezler balca Si(IV) atomlar, oktahedral
merkezler ise ounlukla Al(III), Fe(III) ya da Mg(II) atomlar tarafndan doldurulmutur.
Oktahedral tabakann bir tetrahedral tabaka ile balanmasyla 1:1, iki tane tetrahedral
tabakayla sandvilenmesiyle ise 2:1 tabakal silikat yaps oluur.
Killerdeki oktahedral tabakalar iki trdr: i- Dioktahedral tr, oktahedral merkezlerin
2/3 Al(III) ya da Fe(III) gibi 3+ deerlikli merkez atomlar tarafndan doldurulmutur, ii-
Trioktahedral tr, oktahedral merkezlerin ounluu Mg(II) ya da Fe(II) gibi 2+ deerlikli
merkez atomlar tarafndan doldurulmutur. Simektit grubu kil mineralleri 2:1 tabakal
silikat yapllar arasnda en iyi bilinen gruptur. Bu snfa ait kil mineralleri katyon deiim
kapasiteleri, ime kabiliyetleri ve yzey alanlarnn yksek olmas nedeniyle eitli
endstriyel alanlarda kullanlmaktadr. En genel simektit grubu olan montmorilonitin
oktahedral merkezinde ounlukla Al(III) ksmen de Fe(II) ve Mg(II) katyonlar
bulunurken, tetrahedral merkezinde Si(IV) ve ok az miktarda da Al(III) bulunur [4].
Tetrahedral tabaka: Merkezi silisyum atomuna eit uzaklkta keleri igal etmi
oksijenler bulunur. Birbirine komu olan tetrahedral birim hcrenin oksijen atomunu
birlikte paylamas ile meydana gelen SiO4 yapsnn tekrarlanmasyla ortaya kan
dzlemsel bir tabakadr. Silika tetrahedral gruplar [Si4O10]-4 bileiminde olup bu tabakann
bir altgen a eklinde sonsuz defa tekrarlanmas sonrasnda oluan yapda dzgn
drtyzllerin tabanlar ayn, tepeleri ise bu yapya paralel bir baka dzlemde yer alr.ekil 1-2 [5].
2
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
18/137
Oktahedral tabaka: Her bir oksijen atomu oktahedral birim hcre tarafndan
paylalr. Bir oktahedral tabakann merkezindeki alminyum atomunun, demir ve
magnezyum atomlaryla yer deitirerek meydana getirdii eksi yk fazlal
deitirilebilir alkali veya toprak alkali katyonlarla dengelenir (ekil 3) [5].
3
ekil 1. Tetrahedral tabakann yandan grnm.
Oksijen Silisyum
ekil 2. Tetrahedral tabakann uzaysal grnm.
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
19/137
Silikat tabakal kil mineralleri tetrahedral ve oktahedral tabakann birisinde veya her
ikisinde gerekleen dk ykseltgenme basamakl katyonlarn e-biimli yer deitirmesi
ile oluurlar. Oluan eksi yk fazlal kristal ierisindeki ve d yzeyindeki dier
katyonlarla dengelenir. E-biimli yer deitirmeden doan yk, zeltinin pHsndan
bamsz olduu iin daimi yk olarak isimlendirilir. Silikat tabakal kil mineralleri ayn
zamanda kil taneciklerinin krklarnda yer alan deiken yke sahiptir. Alminol olarak
4
ekil 4.Oktahedral tabakann uzaysal grnm.
ekil 3. Oktahedral tabakann ematik gsterimi.
Hidroksil Alminyum, Magnezyum
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
20/137
isimlendirilen oktahedral bir tabakann kelerindeki Al katyonlarna bal hidroksil
iyonlar oksit minerallerindeki hidroksil gruplarna benzer ekilde ift-zelliklidir.
Silanollar denilen tetrahedral tabakann kelerindeki Si katyonlarna bal hidroksil
gruplar protonlanmaya maruz kalmazlar, fakat ayrrlar ve yksek pHda eksi yklenirler.
Kil minerallerine tutunan katyonlar hem deiken hem de daimi yk dengelerler [6].
Tablo 1. Simektit kil minerallerinin snflandrlmas.
Grup TabakaTipi
Alt Grup Mineral Trleri
Simektit 2-1
Dioktahedral
simektit
Montmorillonit(Al1.77Fe0.03Mg0.2(Si3.74Al0.26)O10(OH)2+M
+0.46
Beidelit
Nantronit
Trioktahedralsimektit
Saponit
Hektorit
Saukonit
1.2.1. Montmorilonit
Genel olarak az yer deitirmeli hidrate almina-silikat olarak dnlebilir. Ana
bileeni montmorilonit olan killer bentonit olarak isimlendirilir. Montmorilonitler gl bir
ekilde hapsolmu katyonlara sahiptirler ve kafes iinde oktahedral konumda Al3+ n Mg2+
ile yer deitirmesi birim yk eksiklii dourur. Bazen demir iyonlar Al3+ ile ve tetrahedral
tabakadaki Al3+ Si4+ ile yer deitirebilir. Montmorilonit kil mineralinin yaps ekil 5 'de
verilmitir [7].
5
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
21/137
1.3. Bentonit
1.3.1. Bentonitin Tanm ve zellikleri
Bentonit, aluminyum ve magnezyumca zengin volkanik kl , tf ve lavlarn kimyasal
ayrmas ile olumu, en az %85 orannda montmorillonit (kimyasal forml
Al4SiO8O20(OH)4.NH2O) kil minerallerinden oluan ve arlkl olarak kolloidal silis
yapda, yumuak, gzenekli, ince taneli, kolayca ekil verilebilir, younluu 2,5 gr/cm3
olan yumuak bir ham maddedir. Rengi beyaz, hafif sar, sar, bej, pembemsi, yeilimsi sar
veya ak pembe olabilmektedir [8].Bentonit, volkanik orijinli kayalarn devitrifikasyonu, bazen de asit volkanik kayalarn
6
ekil 5. Montmorillonitin Tabaka Yaps.
Deiebilir Katyonlar ve nH2O
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
22/137
hidrotermal alterasyonu ile oluan ve iyon deitirme zelliine sahip, ok ince taneli bir
malzemedir. Bentonitler esas itibariyle suda hacimce ien Na-bentonit ve bu zellii daha
az olan Ca-bentoniti olmak zere iki ksma ayrlabildikleri gibi, ierdikleri deiebilen
katyonlara gre de gruplandrrlar. imeyen trler, deiebilen katyon olarak Ca iyonu
ierirler.
Ca-bentonitlerinin bazlar doal olarak aktiftirler, dierleri ise asitle
aktifletirilebilmektedirler, bunlara aktifletirilmi bentonit denildii gibi, Ca iyonu
nedeniyle Ca-bentoniti de denilmektedir. Ca-bentonitlerinin ierdii Ca-iyonu, Na-iyonu
ile deitirilerek, Na-bentoniti haline getirilmektedir. Oluturulan Na-bentoniti iin,
sentetik bentonit deyimi kullanlmaktadr. ien tip bentonitlerde deiebilen katyon, Na-
iyonudur. Bundan tr Na-bentoniti denilmektedir. Ayrca bentonitler ime yeteneklerine
ve iletildikleri yre isimlerine gre snflandrlmalar yannda, istenen niteliklerini
arttrmak iin asit, soda, polimerler vb. katk maddeleriyle tepkimeye sokularak katkl
bentonit veya aktif bentonit biiminde de snflandrlr.
1.3.1.1.Bentonitin Karakteristik zellikleri
Bentonitin fiziksel zellikleri ile tannmas, kimyasal bileimi ile tannmasndan daha
hzl ve pratik uygulama salamaktadr.
1.3.1.2. Tabii ekli
Tabii ve ham ekliyle bentonit, yumuak, kaolin kvamnda bir kayatr. Krlmaya
elverili, ele yumuak ve yal bir izlenim vermektedir [9].
1.3.1.3. Tane Boyutu ve Rengi
Taneleri son derece incedir. Partikllerin incelik ve hassasiyeti, kullanmnda ve
zellikle kolloidal sspansiyonlarn meydana geliinde byk rol oynamaktadr. Mineralieriklerine bal olarak doal bentonitlerin rengine demir iyonunun etkisi vardr. Demir
iyonunun valans durumu bu renk deiimine neden olur. Ayrca demirin hidroksitleri de bu
adan etkilidir. Bentonit yatanda bulunan dier organik maddeler de renk deiimine
neden olurlar. Piritten gelen iki valansl demir, mavi rengin sebebidir. Montmorillonit
valansl demir ieriyorsa sar ve kahverengi olmaktadr. Eer demir hem iki hem de
deerlikli olarak bulunuyorsa, renk daha deiik tonlara dnmektedir. Bentonitin rutubet
derecesi de rengi etkilemekte, fazla rutubet rengi koyulatrmaktadr. Kuru bentonitler daha
ak renge sahiptirler [9].
7
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
23/137
1.3.1.4. zgl Arlk
Kuru bentonitin zgl arl, belirli orantda kalite ve kkenine gre 2,5-2,8 gr/cm3
arasnda deiiklik gsterir. Toz haline getirilen benzeri rnlerdeyse, hissedilecek kadar
der ve 1,6-1,8 gr/cm3 seviyesini gsterir [9].
1.3.1.5. Bentonitin imesi
Smektitler ve simektit grubu montmorillonit kil minerali ieren bentonitlerin imesi
ve dalmas 2:1 tabakalar arasndaki katyonlarn tr ve miktar ile yakndan ilgilidir [10]
[1] . ekil 6de bentonitin imesi ematik olarak gsterilmektedir.
Smektitlerin 2:1 tabakalar arasnda doal olarak genellikle Na+ ve Ca+2 katyonlar
bulunmaktadr. Na+/Ca+2 e molar oran ykseldike smektitlerin imesi artmaktadr. Snr
hallerinde saf sodyum smektit (NaS) ve saf kalsiyum smektitten (CaS) sz edilmektedir.
NaSler sonsuz mrl sulu sspansiyonlar verdii halde CaSler sulu sspansiyonlarndan
hemen kmektedirler. norganik ya da organik her trden katyon ile yer
deitirebildiklerinden dolay tabakalar arasndaki katyonlara deiebilen katyonlardenir
[11].
Bentonit deiebilir katyon olarak ok deerlikli katyona sahip olduunda ok fazla
imez. Bunun nedeni ise, katyon ve silikat tabakalar arasndaki ekme kuvvetinin iyon
hidrasyonunun itici etkisinden daha baskn olmasndan kaynaklanmaktadr.
1.3.1.6. Bentonitin Katyon Deitirme Kapasitesi
Montmorillonitteki tetrahedral katmannda Si+4n yerini Al+3; oktahedral katmannda
8
ekil 6. Bentonitin imesi.
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
24/137
Al+3n yerini de Mg+2, Fe+2, Zn+2 ve Li+ alabilmektedir. Bu katyon deiimi tetrahedral
diziliminde ok az olmasna karn oktahedralde nemli ldedir.
Katyon deiimleri sonunda art yk eksiklii ortaya kar. Art yk eksiklii Na+,
K+, Li+ ve Ca+2 iyonlarnn birim aralarndaki su katmanndan kristal kafesine
balanmalaryla giderilirekil 7.
Katyon deitirme kapasitesi 100 gram kilin adsorbe ettii katyonlarn miliekivalent
(meq) says olarak tanmlanmaktadr. Katyon deitirme kapasitesi K.D.K sembolyle
gsterilir ve meq/ 100 gram birimi ile ifade edilmektedir. Bentonit iin katyon deitirme
kapasitesi genel olarak 80-150meq/ 100gr arasnda deimektedir [12].
Termal analiz ve X-n toz krnn ynetmi ile yaplan aratrmalar deiebilir
katyonlarn montmorillonit birimleri arasnda yerletiini gsterir. Tane iriliinin azalmas
(yzey art) ve tme (krlan balarn art) katyon deiim kapasitesini ykseltirken
scaklk art bu kapasiteyi ters ynde ve geliigzel etkiler. Bentonitte yksek deerli
iyonlarn bulunmas, iyon deimini gletirir. yonun yk deeri arttka yer deitirme
gc de artmaktadr, ancak H+ bu kuraln dnda kalmaktadr. H+ iyonu iyon deiim
olaylarnda +2 veya +3 deerlikli katyonlar gibi hareket etmektedir. Aratrmalar, iyon ap
bydke iyonlar arasnda yer deitirmenin kolaylatn gstermektedir [12].
1.3.2. Bentonitin Kullanm Alanlar
1.3.2.1. Bentonitin Aartma Topranda Kullanm
Az veya ok her kilin bir aartma gc vardr. Aartma gc yksek olan killeri fuller
topraklar ve bentonitler olarak iki ana grupta toplanabilmektedir. Aartmada kullanlan
bentonitler % 75 veya daha fazla imeyen montmorillonit minerali ieren killerdir.
lerinde az da olsa dier kil mineralleri yannda kil d mineralleri de safszlk olarak
9
ekil 7.Montmorillonitin katyon deitirmesi ematik olarak gsterilmektedir.
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
25/137
ieren bentonitler ancak asit ile aktifletirildikten sonra aartma topra olarak
kullanlabilirler. Bu tr bentonitlerin asit ile ilenmeden, biraz stlp tlerek aartma
topra olarak kullanlmas iyi sonu vermemektedir. lenen bentonitin mineralojik ve
kimyasal bileimi yannda uygulanan aktivasyon ilemi, yzey asitlii ya da pH,
aartmadaki kil yzdesi, zgl yzey alan, zglgzenek hacmi, gzenek boyut dalm,
partikl boyutu dalm, yan tr, yan ilk rengi ve renk veren maddelerin kimyasal
yaplar, optimum koullarn belirlenmesindeki aartma deikenleri olarak sralanabilir.
Bu deikenler kimyasal analiz, termal analiz, X n krnm, infrared teknikleri,
adsorpsiyon ve benzeri yntemler yardmyla belirlenir [13].
Bitkisel ya retiminde asit giderilmesinden sonra gerekletirilen aartma ilemi
u ekilde yaplmaktadr. Bu ilem Aartc toprak ile ya birlikte 20-30 dakika
kartrldktan sonra ilem 90-132 oCde kesikli veya kesiksiz sistemde oksijensiz ortamda
gerekletirilir. Katlacak toprak miktar byk lde aartlmak istenen yan rengi ile
ilikilidir. Aartma sresi sonunda karm filtreden geirilerek ya berraklatrlr [14] .
1.3.2.2. Bentonitin la ve Kozmetik retiminde Kullanm
Bentonit ila ve kozmetik retiminde sspanse edici ve viskozite artrc, adsorban,
emlsiyon stabilizatr vb. amalarla kullanlr. Bentonitin fiziksel ve kimyasal zellikleriTablo 2'e uygun olmaldr [15].
Tablo 2. Bentonitin Fiziksel ve Kimyasal zellikleri
zellik Deerler
pH 9,5-10,5
Kurutmada kayp, ktlece (%) 5,0-12,0Sedimentasyon ilemi sonunda stteki
berrak sv ksmnn hacmi, en ok (ml)2
ime hacmi, en az (ml) 22
Jel oluturma, stteki svnn hacmi,enok(ml)
2
Partikl bykl Parmakla ovulduunda herhangi bir partikl hissedilmemelidir
Ar metal miktar, en ok (ml) 50
Arsenik miktar, en ok (ml) 2
10
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
26/137
1.3.2.3. Temizlik Maddelerinde Bentonit Kullanm ve Aranan zellikler
Bentonit, yalar emme zelliinden dolay temizlik maddelerinin yapmnda
kullanlr. Kolloidal bentonit sspansiyon yzey gerilimini azalttndan sabunun daha iyi
dalp kprmesini salar. Bentonit emlsiyon yeteneiyle ya asidini ksmen
deitirdii, karbon taneciklerini ektii iin ve deterjan etkisi nedeniyle sabun yapmnda
kullanlr. Temizlik maddesi yapmnda kullanlacak bentonit, beyaz olmal, on kat
arlnda su ile kartrlnca viskoz bir eriyik oluturmal, 120 mesh elek alt en az %98,
240 mesh elek alt en az %90, 100 oCde kurutulunca arlk kayb en ok %15, pH (%24
sspansiyon) 8-9, sktrlm younluu en az 0.85 olmaldr [16].
1.3.2.4. Petrol Rafinasyonunda Bentonit Kullanm
Ar petrol fraksiyonlarnn katalitik paralanarak ince petrol rnlerinin elde
edilmesinde kullanlacak bentonit asitle aktifletirilip ykandktan sonra istenen incelikte
tlr. Isya dayanklln artrmak iin 500-600 oCde kalsine edilir. Katalizr olarak
kullanlacak bentonitin fazla demiri varsa oda scaklnda HCl ile ykanarak demir miktar
%0.15e kadar azaltlabilir [17]. Katalist olarak genellikle Ca-bentonit kullanlmaktadr.
Aktiflendirilmi Ca-bentonit zellikle fenollerin alkilletirilmesi (embersel olmayan, dzhidrokarbonlarla doygunlatrlmas) srasnda eitli Friedel Crafts tepkimelerini kataliz
etmede, dehidrasyon,evrimselleme, izomerleme ve polimerlemeyi artrmada kullanlr
[18]. Petrol rafinasyonunda kullanlacak bentonit ok az demir iermelidir. Ham petrol
buharlar 425-500 oC derecede saf Ca-montmorillonit ile 6-20 saniye sreyle tepkimeye
sokulur. Petrol rafinasyonu iin bentonit spesifikasyonlar tam olarak bilinmemekle
beraber, son derece dk demir ierikli safa yakn Ca montmorillonit olmas
gerekmektedir.
1.3.2.5. Kat Sanayiinde Bentonit Kullanm
Kat sanayiinde kullanlacak bentonit, sodyumlu, kuartzsz ve ince taneli olmaldr.
Kat hamuruna %1 orannda katlan bentonit; dolgu, pigment, reine ve balmumunun
hamur iinde homojen datlmas gibi ilevler grr. Ayrca eski gazete katlarnn
yeniden ilenmesinde mrekkep ekme zelliinden yararlanlr [19].
Trkiyede kat sanayiinde kullanlacak bentonitler iin Trk Standardlar
enstitsnn TS-11441 numaral standard baz alnmtr. Gelimi lkelerde, kat
11
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
27/137
retiminde uzun yllardan beri dolgu maddesi olarak kalsitin yerine, modifiye bentonitler
de kullanlmaktadr. Bu alanda kullanlacak bentonitleirn beyazlk derecesinin ISO 85in
zerinde olmas, yksek ime zelliine sahip olmas, serbest yn younluunun (bulk)
ise 0.2-0.3 kg/l deerlerinde olmas gerekmektedir.Ayrca bentonitin kademeli olarak
200oCde kalsine edilmi olmas da gerekmektedir [17, 20].
1.3.2.6. Boya Sanayiinde Bentonit Kullanm
Sodyum bentonitler srekli sspansiyon oluturabilme zelliine sahip olduklarndan
boya, emaye ve mrekkeplere katlmaktadr. Sulu boya ve badanalarda istenilen viskoziteyi
salamak iin tebeirle birlikte 20 ksm bentonit kartrlarak kullanlr. Yal boyalarda
sspansiyon zellii artrmak iin %5 bentonit katlr.
1.3.2.7. Lastik Sanayiinde Bentonitin Kullanm
Bu sanayiinde bentonit gibi ntr maddelere dolgu malzemesi olarak ihtiya
duyulmaktadr. Lastik sanayiinde kullanlacak bentonitin ince taneli olmas, su ile jel ve
kolloidal sspansiyon meydana getirmesi, koyulatrma ve dehidratasyon etkilerinden
yararlanlmaktadr. Kalnlatrc ve stabilize edici olarak latexe ilave edilir, viskoziteyi
arttrr. Bentonit tm bu zellikleri nedeni ile, lastik esasl eitli tozlardan yaplansspansiyonlarn hazrlanmasnda kullanlr [21].
1.3.2.8. Absorban (Kedi Kumu) Olarak Bentonitin Kullanm
Kedi kumu olarak kullanlan killer yksek arlkl killer (bentonit) ve dk arlkl
killer (sepiyolit, attapulgit) olmak zere ikiye ayrlmaktadr. Bu sektrde daha ok dk
arlkl killer kullanlmakla beraber bentonitin pay da %25 kadardr. Adsorban olarak
kullanlacak kilin adsorbsiyon kapasitesi yksek, ufalanma oran dk ve 1-6 mmarasnda granl boyutuna sahip olmas gerekmektedir [22].
1.3.2.9. Nem Alc Kil retiminde Kullanm
Killer, zellikle smektit ve sepiyolit grubunda yer alan killer nem alc (desikant) kil
retiminde kullanlmaktadr. Bu amala killer eitli yntemler ile modifiye edilmekte ve
nem adsorblama kapasiteleri arttrlmaktadr. Bu modifiye ileminde eitli nem alc
bileikler kile ilave edilmektedir. Nem alc bu bileikler, CaCl2, CaO, CaSO4, MgCl2,
Na2SO4, LiCl, aktif Al2O3 ve odun tala olabilmektedir.
12
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
28/137
Yksek nem alma zellii ve ucuz olmas nedeniyle Ca-bentonitler desikant kil
olarak kullanlan killer arasnda ilk srada gelmektedir. Desikant kil nakliye ve depolama
ilemleri srasnda zellikle elektronik ve neme hassas (elektrik devreleri, elektronik
eyalar, askeri destek ekipmanlar, makina paralar, motorlar, ila ve tbbi malzemeler,
deri rnler ve spor malzemeleri) malzemelerin paketlerinde nem kontrol iin kullanlr.
1.3.2.10. Atk Sularn Temizlenmesinde, Atk Barajlarnda ve Yap Sanayiinde
Kullanm
ime oran dk olan Ca-bentonitler eitli atk barajlarnda zemin astar (dolgu)
olarak kullanlmaktadr. Atk barajlarnda iyi bir szdrmazlk salamak amacyla kullanlan
jeomembranlarn (eitli jeotekstil rnlerinin) imalatnda da bentonit kullanlmaktadr.
Ayrca atk sularn temizlenmesinde de bentonit kullanm sz konusudur [22].
.
1.3.2.11. Hayvan Yemi Sanayiinde
Hayvan yemi sanayiinde bentonit zellikle tavuk ve benzeri kmes hayvanlarnn
yemlerine ilave edilerek byme hzlarnn ve yumurta verimlerinin arttrlmas amacyla
kullanlmaktadr. Byk ba hayvanlarn yemleri ierisine bentonit ilavesi, bymeyi
hzlandrmak ve hayvan dklarnn kt kokularn gidermek amacyla yaplmaktadr.Hayvan yemine bentonit ilavesi, yemlerin sindirimini kolaylatrmakta, sulu yemlerdeki
yksek konsantrasyonlu amonyumun toksik etkisini azaltmakta, yemin tketilme hzn
azaltarak besinlerin daha kolay zmlenmesini salamaktadr. Hayvan yemi katk maddesi
olarak sodyum bentonit kullanlmaktadr. Katk miktar ise %1-1.5 arasnda deierek bu
ilave sayesinde tavuk ve benzeri hayvanlarda, canl arlkta %35 art, yumurta veriminde
ise %15lik artlar oluturmaktadr [22].
1.3.2.12. Dkm Kumu ve Peletlemede Bentonitin KullanmBentonit kolloidal zellii ve plastisitesi nedeniyle dkmde kalp malzemesi olarak
kullanlan kumlara balayclk zellii kazandrr. Kalp kumlarna %2-50 arasnda
deiik oranlarnda bentonit katlr. Bu alanda kullanlan bentonitte aranan en nemli
zellik minimum kille yksek balama mukavemeti ve kum kalplarnda yksek gaz
geirgenlii salamasdr. Trkiyede dkm kumu nitelikte bentonitler iin Trk
Standardlar Ensittsnn TS-5360 standard kullanlmaktadr [12, 23].
13
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
29/137
1.3.2.13. Sondaj Alannda Bentonitin Kullanm
Belirli bir viskozite elde edilene kadar su ile kartrlan bentonit ile elde edilen sondaj
amurunun ak zellikleri, su kayb ve arl olduka nemli parametrelerdir. Bentonit
derin kuyu, petrol ve su sondajlar srasnda matkap ularn ve borularn soutma ve
yalama grevini yapar ve sondaj krntlarnn yeryzne kmasn salar. Sondajda
kullanlacak bentonit iin Trk Standardlar Enstitsnn TS 977 standard kullanlmaktadr
[22, 24].
1.3.2.14. imento Sanayiinde Bentonitin Kullanm
imentoya %1 orannda katlan bentonit, beton ve harlarn plastik zelliini ve
akl ile kumun homojen dalmn salayp dayanmn arttrr. Madeni yalarla
kartrlm bentonit imentoda dolgu maddesi olarak kullanlr ve su geirmez.
1.3.2.15. naat Mhendisliinde Bentonit Kullanm
naat dalnda kullanlan bentonitlerin fiziksel zelliklerinin iyi bilinmesi inaat
mhendislerince nem tar. Bu alanda kullanlan bentonitin ok ince taneli, plastikliinin
ve tiksotropisinin yksek olmas gerekmektedir. Bentonitin geirgenlii nleme
zelliklerinden yararlanlarak baraj ve glet inaatlarnda, heyelan nleme yaplarnninaatnda, szdrmazlk perdesi inaatnda, tnellerin yapmnda, kaz evleri ile bina
temellerinin desteklenmesinde ve kpr, st geit ayaklarnn inaatnda diyafram
duvarlar oluturmada kullanlmaktadr. Diyafram duvarlar, bentonit bulamal
duvarlardr. Bentonit bulamac 30-40 kg bentonit, 80- 350 kg imento ve 850-900 kg su
karm ile hazrlanr. Kil imento bulamalarnda sspansiyondaki toplam kelti miktar
haimsel olarak %4.5ten fazla olmamaldr. Plastik viskozitesi 10-20 cp, birim hacim
arlk 1,03-1,20 gr/cm3
olmaldr [25].
1.3.2.16. Gda Sanayiinde Bentonit Kullanm
Un ve undan yaplan gdalarda %0,025-1,25 oranlarnda kartrlan bentonit
bayatlamay geciktirici rol oynar. Bira, arap ve meyve sularnn berraklatrlmas dnda
baz stlere karm kanserojen Aflatoksin M1in stten uzaklatrlmasnda da bentonit
kullanlmaktadr.
14
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
30/137
1.4. Kil ve Kil minerallerinin la Sanayinde Kullanm
Minerallerin tp alannda kullanlmas neredeyse insanlk tarihi ile balar. Kil ve kil
mineralleri tarih ncesi devirlerden beri tedavi amal kullanlmtr. Rnesans dneminde
Farmakope ortaya kt. Bunlar ilalarn yansra minerallerin tpta kullanlmalar ile ilgili
dzenlemeleri ieren yazl metinlerdi. Bunlarn ortaya kmasyla birlikte ilk mineralojik
snflamalar yapld. On yedinci yzylda ilk bilimsel akademiler kuruldu ve bu
akademilerin bir amac da tp-farmakoloji konularndaki mineralojik ilerlemeleri kayt
altna almakt. 18. ve 19. yzyllarda kristallografi ve mineralojideki gelimeler, doal
minerallerin farmakoloji ve kozmetikte kullanlmalar iin ok byk nem tamtr.
Kil minerallerinin farmakolojide kullanlmas konusunda almalar yaplm ve
farmakope da kil mineralleri ile ilgili ila formlasyonlar tanmlanmtr [26, 27].
Farmakolojide kullanlan kil mineralleri unlardr: Simektit, Poligorskit, kaolinit, ve talk
mineralleridir. Bu mineraller ya etken madde yada katk maddesi olarak kullanlrlar. Bu
minerallerin ila sanayinde kullanlma nedenleri ise; yksek alan younluu, emme
kapasiteleri, reolojik zellikleri, kimyasal sre durumlar ve hasta iin hibir durumda
zehirli olmama gibi zelliklerdir.
1.4.1. Etken madde olarak kullanmTedavi yntemine bal olarak belirlenen kil mineralini hasta, az yoluyla veya lokal
olarak alr.
1.4.1.1. Az yoluyla alm
a) Gastrointestinal koruyucular : Gastrointestinal koruyucu olarak kullanlan kil
mineralleri poligorskit ve kaolinit mineralleridir. Bunlarn tedavide kulanm nedenleri,
yksek alan younluu ve emme kapasiteleridir. Bu mineraller, mide ve barsak
mukozasna yaparak onlar korur ve toksinleri, bakterileri ve hatta virsleri emerler.Ancak, ayn zamanda baz enzim ve yararl elementleri de saf d ederler. Bundan dolay
uzun sreli kullanmlar ters etki yapabilir. Bu mineraller hastaya tablet, sspansiyon ve toz
eklinde verilir, baz ortam asitleri tarafndan ksmen paralanabilmesine ramen,
barsakta ve sulu ortamlarda znmedikleri iin dk yoluyla vcuttan atlrlar.
Genellikle simektit minerali, yksek alan younluuna ve emme kapasitesine sahip
olmasna ramen, gastrointestinal koruyucu olarak kullanlmaz, nk mide hidroklorik
asiti (pH 2) ve/veya barsak hidroklorik asiti (pH 6) ile temasa getiinde etkisi yok olur
[28, 29].
15
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
31/137
b) Az Yoluyla Alnan Osmotik Laksatifler: Bunlar ozmoz yoluyla, ince barsak
veya kolon-rektum tarafndan tahrik edilerek etki ederler. Kullanlan kil minerali sodyum
simektittir. Mineral mideye alndktan sonra Na+ mide svsna karr ve ince barsaa
ulaarak buradaki ozmotik basnc arttrr. Bu koullar altnda kan plazmas ierisindeki su
barsak duvarndan akarak ozmotik dengeyi tekrar oluturur. Bu durumda barsak
ierisindeki madde hacmi artar ve barsak kaslarnn dzgn motor hareketi tahrik edilir.
Bu etki kolon-rektum da devam eder ve sv dk retimi gerekleir. Laksatifler genellikle
vcuda sspansiyon eklinde verilir. Na+un %15-20si emilerek barsak duvarndan geer
ve kan plazmasna karr. Daha sonra bbrekler ile veya terleme yoluyla elimine edilir [26,
27, 29,30].
c) Antidiaretikler: shal; dk akkanl ve boaltm hz tarafndan karakterize
edilen akut veya kronik patolojik durumdur. Bunun bir ok nedeni vardr; bakteriyal
enfeksiyon, gda zehirlenmesi, barsak ii bozulumlar, allerjik durumlar ishale yol
aabilir. Tedavi yntemi; buna sebep olan nedenin elimine edilmesidir .
Ancak akut ishalin tedavi ynteminde, neden aratrlmas yannda ishal bulgusuda
kontrol altna alnmaldr [31, 32]. shal iin kullanlan farmakolojik formlasyonlarn
ou, ince barsaktan kolon rektuma geen sv miktarn azaltmaya yneliktir. Bu amala
suyu emici minerallerin kullanlmas nerilir. Eer sindirim sisteminde ar gaz varsa yineemici mineraller tavsiye edilir. shale kar kullanlan kil mineralleri; yksek su emme
kapasitesine sahip olan kaolinit ve paligorskittir. Bu mineraller az yoluyla, tablet veya toz
halinde vcuda alnr. Boaltm tamamyla dk yolu ile olmaktadr [22].
1.4.1.2. Lokal uygulamalar
Farmakolojik formlasyonlar: Lokal olarak, vcudun d yzeyinde snrl blgeye
srlerek dermatolojik koruyucu ve kozmetik amal kullanlrlar .
Dermatolojik koruyucular: Dermatolojik koruyucular genellikle toz, krem vemerhem eklinde olup, deriyi d ajanlardan, deriden kan ajanlardan ve deriden akan
salglardan korurlar. Dermatolojik koruyucu olarak kullanlan kil mineralleri; kaolinit, talk
ve simektittir. Bu mineraller yksek emi gcne sahiptirler. Deriyi bir film eklinde
kaplayarak dardan gelecek olan fiziksel ve kimyasal ajanlara kar deriyi mekanik olarak
korurlar. Ayrca deri salglarn emerek temiz bir yzey meydana getirirler. Bylece deride
bakteri geliimini engellerler. Paligorskit minerali dermatolojide pratik olarak kullanlmaz.
Baz bilim adamlar bu mineralin toksik ve tehlikeli olmadn belirtmelerine ramen,
solunduunda kanserojenin etkisi olma ihtimali vardr [28, 29, 33].
16
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
32/137
Kozmetikler: Kil minerallerinin; yalar, toksinler gibi deriye yapan maddeleri
emme kapasiteleri ok yksek olduundan dolay kozmetiklerde ve sterilzasyon ile yz
maskelerinde etken madde olarak kullanlrlar. Bu yzden apse, akne ve lser gibi
inflamatuar durumlarda kullanlmas tavsiye edilir. Ayrca, krem, toz veya emlsiyon
formlarnda, terlemeyi nleme amacyla ve kozmetik amala kullanlrlar. Kil
minerallerinden kaolinit, simektit, talk ve poligorskit mineralleri kozmetikte kullanlr,
fakat son iki mineralin sadece sulu formulasyonlarda (kremler, emulsiyonlar vs.)
kullanlmas nerilir.
1.4.2. Katk Maddesi Olarak Kullanlmas
Baz farmakolojik formlasyonlar da kullanlan katk maddelerinin amac; ilacn, tat,
koku ve renk gibi oraganoleptik veya younluk gibi fiziksel-kimyasal karakteristiklerini
salamak, farmakolojik formlasyonlarn hazrlanmasna yardmc olmak, tablet, kapsl
vb. ekillerde az yolu ile alndnda znmesini salamaktr. Katk maddesi olarak
kullanlan kil mineralleri; poligorskit, simektit, kaolinit ve talk mineralleridir [34] bu
mineraller aada belirtilen durumlarda kullanlrlar.
a) Tabletlerin retiminde kolaylk salamak amacyla yalayc malzeme olarak
(talk),b) Sulu ortamda hacimsel olarak artma zelliklerinden dolay znme ajan olarak
(simektit),
c) la mideye ulatnda lifleri datmas kimliiyle (poligorskit),
d) Kozmetik maddeler iin uzun sreli korunum salamak amacyla (paligorskit,
kaolinit, simektit, talk),
e) Kolloidal zelliklerinden dolay emlsiyon olarak polar jel ve kalnlatrc olarak
(poligorskit, simektit),f) Dalm zor olan farmakolojik formulasyonlarda kelmenin engellenmesi
amacyla (poligorskit, simektit) kullanlrlar.
Katk maddesi olarak kullanlan kil mineralleri etken madde ile etkileime
girmektedir [31, 32]. Bu reaksiyon ya farmakolojik formlasyonun kendisinde veya
gastrointestinal srete meydana gelir. Katk maddesi olarak kullanlan kil mineralleri
ilacn znmesi ve sre durumu gibi iki nemli konuda ilaca etki ederler.
znme ilemine etkileri: Katk maddeleri ilacn znmesini geciktirerek, ilacn
emilme ve kana karma seviyesini azaltabilir. Bu durum; ila seviyesinin yava ekilde
17
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
33/137
artmas gereken durumlarda faydal olabilmektedir. Bu duruma rnek olarak klindamisinin
montmorillonit ile absorbsiyonunun ilacn etki sresini uzattnn tespit edilmesini
verebiliriz [35]. Kil mineralleri ile birlikte verilen ilalarn zlme ileminin gecikmesi;
az yoluyla alndnda barsak svsndaki ve lokal olarak uygulandnda derideki,
iyonik kuvvetlerin artmas ile salanr. Bundan dolay talk ve kaolinit gibi mineraller
dermatolojik koruyucular ve emiciler olarak kullanlr. Mineral ile ila arasndaki
znmenin dier bir avantaj da suya direnli, gneten koruyucu zellik gstermesidir.
Sepiyolit ve simektit karml organik bileikler ultraviyole radyasyonunu emerler [36,
37]. Emme/znme ile ilgili yaplan aratrmalarda, emme seviyesi yksek olduunda
ultraviyole radyasyon emme kapasitesinin ila seviyesinin az olduu durumlarda dahi
yksek olduu kantlanmtr [26].
la znmesine etkileri: Katk maddesi olarak kullanlan mineral, ilacn
znmesini hzlandrarak tedavi etkisini azaltabilir. Bir antinflamatuar ajan olarak
kullanlan deksametazonun, paligorskit ve sepiyolit ile bir arada bulunduunda znm
daha abuk olur. nk paligorskit ierisinde bulunan demir, degradasyon reaksiyonunda
bir katalizr olarak rol oynar. Kil mineralleri ayn farmakolojik formlasyon iinde deilde
sadece ortamda bulunduu takdirde de degradasyon ilemine katlabilirler. Mineral
yzeyleri negatif yk tarlar ve midede proton emerler. Proton kaybeden ila daha abukznr. Montmorillonit olan bir ortamda digoksin ilacnn hidrolizi daha hzldr.
Digoksin pH 2 de bir saate %20 zlrken montmorillonit ortamnda ayn srede
tamamen zlr[38].
Kil Minerallerinin kaplcalarda ve amur banyosunda kullanlmalar: Kil mineralleri
kaplcalarda yaygn ekilde kullanlrlar. Bunlar su (jeoterapi), deniz suyu, tuzlu gl suyu,
mineral suyu veya parafin ile kartrlarak hazrlanr (peloterapi) . En ok kullanlan kil
mineralleri simektit ve koalinit olup, illit ve paligorskit mineralleri de kullanlr. Bumineraller ya tek bana veya bir ok kil minerali bir arada kullanlarak amur oluturulur.
Bazen bu amurlara kalsit, kuvars, feldspat gibi eser elementler katlr. Bu minerallerin
kullanlmasnn yararlar; absorbsiyon adsorbsiyon kapasiteleri, yksek katyon deiim
kapasiteleri, plastik zellikleri, reolojik zellikleri, tane boyutlar ve soutma indeksleridir
[34, 39, 40].
Jeoterapi: Jeoterapi bir veya birden fazla kil mineralinin su ile kartrlp direkt
olarak deriye birsantimetre kalnlnda uygulanmasdr. Tedavi edilecek blgeye gre
uygulama yak veya amur banyosu eklindedir. Her iki yntem de dermatolojik
18
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
34/137
hastalklarn (apse, akne, lser, abse, sebore gibi), kronik romatolojik inflamasyonlarn ve
spor travmalarnn tedavisinde kullanlmaktadr [34].
Yak: Vcudun kk bir blmne amur srldnde kullanlr. Akut
patolojilerde (iltihapl veya tkanm/imi) amurun ss, vcut ssndan daha dk
olmaldr (souk amur). Bu durumda kil- su karm souk bir alan oluturur ve bu
blgedeki sy ok iyi bir ekilde ileterek inflamasyonu engelleyen maddeler gibi etki eder.
Karm sv birikmesi durumunda souk, kronik eklem hastalklarnn tedavisinde
soumaya braklmadan, scak ekilde uygulanr [34].
amur banyolar: tedavi alannn ok byk olmas durumunda kullanlr.
Uygulamada vcudun bir blm veya tm vcut amurla kaplanr. Uygulama scakl
tedavinin ekline baldr [26].
Peloterapi: Uluslararas Medikal Hidroloji Topluluu, peloid terimini, tedavi
amacyla kullanlan jeolojik etkisi (kil mineralleri vb.) ve biyolojik etkisi (humus vb.) olan
ve doal olarak deniz suyu, tuzlu su, gl suyu veya minero-medisinal su (likit faz) ile
organik ve inorganik madde (kat faz) ieren karm diye tanmlamaktadr. Bu karmn
yak veya banyo ekliyle tedavi yntemine de peloterapi denir [26, 27]. Peloid; bir terapi
ajan olarak inorganik (kil mineralleri) maddelerin maden tuzu suyu (slfrller, slfatlar,
kloritler, sodyum bromit, vs.) ile hazrlanmasyla elde edilir. Bu ilem sresince kilminerallerinin baz zellikleri deiime urarlar. rnein, plastisiteleri, emme kapasiteleri
ve souma indeksleri artarken, tane boyutlar azalr [28]. Peloterapide genellikle karm
scak (40-45 0C) ve 20-30 dakika sresince 1-2 cm kalnlnda uygulanr. Uygulamann
st, geirmezlik salayan bir malzeme ile kaplanr, bylelikle karmn scakl
korunmu olur. Uygulama baladktan 10 dakika sonra s iletim ve konveksiyon yoluyla
vcudun i ksmna ular. Peloidlerin uygulanmasyla tedavi olan blgede scaklk duyusu
gelierek, damar genilemesi, terleme, kardiyak ve solunum hznda uyarlma meydanagelir. Eer tedavi daha byk alana uygulanyorsa bu etkiler de daha fazla olur. Sonu
olarak peloidlerin genel olarak; stimulator, antifilojistik, analjezik etkileri vardr. Eklem ve
diz hastalklarnda, krlmalar, dislokasyonlar, vasklopatiler ve dermatolojik hastalklar
iin nerilmektedirler [27].
Paramudlar: Parafin ile kil minerallerinin karmdrlar. Plak veya blok eklinde
elde edilirler ve bir hastadan dierine kullanlrlar. Uygulama scak (40-45 oC) olarak
yaklak 1-5 cm kalnlnda ve 20-30 dakika eklindedir. Paramudlarn tedavide kullanm
amalar peloidler ile ayndr [34].
19
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
35/137
Estetik Tpta Kil Minerallerinin Kullanlmas: Kil mineralleri estetik tpta; kozmetik
rnlerde etken madde veya katk maddesi olarak, jeoterapide, peloterapide ve
paramudlarda kullanlrlar [34]. Jeoterapi balca yz tedavilerinde kullanlr. Kaolinit veya
simektit mineralleri su ile kartrlp souk olarak direkt deri zerine uygulanr. Siyah
noktalar, benekler, akne ve sebore gibi dermatolojik hastalklarn tedavisinde bu
karmlarn scak yz maskeleri eklinde uygulamalar nerilmektedir. Paramudlar deriyi
nemlendirmek iin kullanlr. Paramudlarn geirmezlik zelliklerinden dolay terlemenin
buharlamasn engellerler. Bu terleme epidermin st tabakasn slatarak nemlenmesini
salar. Paramud uygulamasndan sonra deri hiperporos duruma dnr, bu da kozmetik
rnlerin cilt tarafndan daha kolay emiliini salayarak epidermin daha derin tabakalarna
ulamn salar [28, 31, 35].
Sonu olarak; kil mineralleri tedavi amacyla farmakolojik formlasyonlarda,
kaplca-amur tedavisinde ve estetik tp alannda kullanlarak insan salna faydal
olmaktadrlar. Kil mineralleri farmakolojik formulasyonlarda; yksek alan younluu ve
emme kapasitelerine sahip olduklar, reolojik, kimyasal sre durumlar ve zehirli olmama
gibi zelliklerinden dolay, etken madde olarak az yoluyla (gastrointestinal koruyucular,
ozmotik oral laksativler, antidiaretikler) veya lokal olarak (dermatolojik koruyucular,
kozmetikler) ve katk maddesi olarak kullanlrlar. Kil mineralleri katk maddesi olarakkullanldklarnda ila ile mineral arasndaki etkileim hem znme esnasnda hemde
dalma esnasnda etken maddelerin biyolojisini etkilemektedirler. Kaplca-amur
tedavisinde ve estetik tpta; jeoterapi, peloterapi ve paramudlar olarak kil minerallerinin
kullanlmasnn nedeni, yksek absorbsiyon/adsorbsiyon kapasitelerine sahip olmalar,
plastik zellikleri, katyon deiim kapasiteleri, reolojik zellikleri ve hastalar iin toksik
olmaylardr.
1.5. Naproksen
Naproksen ( [(d)-2-(6-metoksi-2-naftil) propiyonik asit] ) Nsaii'larn arilasetik asit
ailesinin bir yesidir. Beyaz kristalize bir madde olan naproksenin molekler arl
230.2628 g/mol' dr. Kokusuzdur. Ayrca naproksen lipid znrdr; pratik anlamda
dkpH (pH 4'ten dk) seviyesindeki suda znmez. pH seviyesi 6 veya daha yksek
olan suda znebilir. Erime noktas 153 C'dr. Naproksen moleklnn yapsal
zellikleri Tablo 3' de verilmitir.
Naproksenbir non-steroidal anti-enflamatuvar ilatr (NSA). Genellikle sodyum
20
http://c/Users/wiki/Nsaiihttp://c/Users/w/index.php?title=Arilasetik_asit&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Molek%C3%BCler_a%C4%9F%C4%B1rl%C4%B1khttp://c/Users/wiki/Lipidhttp://c/Users/wiki/PHhttp://c/Users/wiki/PHhttp://c/Users/wiki/Erime_noktas%C4%B1http://c/Users/wiki/NSA%C4%B0%C4%B0http://c/Users/wiki/Nsaiihttp://c/Users/w/index.php?title=Arilasetik_asit&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Molek%C3%BCler_a%C4%9F%C4%B1rl%C4%B1khttp://c/Users/wiki/Lipidhttp://c/Users/wiki/PHhttp://c/Users/wiki/PHhttp://c/Users/wiki/Erime_noktas%C4%B1http://c/Users/wiki/NSA%C4%B0%C4%B0http://c/Users/wiki/Nsaii8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
36/137
tuzu naproksen sodyum, olarak da kullanlr. Naproksen sodyum, gastroinstestinal yoldan
daha hzlca emilir. Hafiften orta seviyeye kadarki ar, ate, enflamasyon ve osteoartrit,
romatoid artrit, psoriyatik artrit, gut, yaralanma, ayba kramplar ve tendinit gibi
durumlarn yol at sertliklerin tedavisinde kullanlr. Ayrca birincil dismenore
tedavisinde de kullanlmaktadr. Vcutta ar ve enflamasyona neden olan hormonlar
azaltarak alr.
Her ne kadar dier Nsaii'lara oranla daha byk bir dozaja ihtiya duysa da
naproksen albumine kuvvetlice balanr ve bylece dier ilalara oranla kanda daha uzun
bir yarlanma sresine sahiptir.
Tablo 3. Naproksen moleklnn yapsal zellikleri.
Ak Forml Kapal Forml E.N (oC)
C14H14O3 152-154
1.6. Adsorpsiyon
Sabit basnta gaz, sv veya znm maddelerin aktiflenmi bir kat ile etkileimi
sonucunda kat ile etkileen maddenin hacminin azald, sabit hacimde tutulduunda isebasncnn dt gzlenir. Bu durumda molekllerin bir ksm kat tarafndan tutulur. Bu
olay akkan fazda znm haldeki belirli bileenlerin bir kat adsorbent yzeyine
tutunmasna dayanan ve faz yzeyinde grlen yzeyde tutunma olaydr. Kat rgs
iinde bulunan iyonlar ekim kuvvetlerince dengelenmitir. Ancak kat yzeyindeki
atomlarn dengelenmemi kuvvetleri, zeltideki maddeleri kat yzeyine ekerler ve
yzey kuvvetleri dengelenmi olur. Bu ekilde zeltideki maddelerin kat yzeyine
adsorpsiyonu gerekleir. Gaz sv ya da znm madde molekllerinin kat iinegirmesi olayna absorpsiyon (sourma), kat yzey zerinde tutunmas olayna ise
21
O
CH3
CO2H
H
CH3
http://c/Users/wiki/A%C4%9Fr%C4%B1http://c/Users/wiki/Ate%C5%9Fhttp://c/Users/wiki/Enflamasyonhttp://c/Users/wiki/Osteoartrithttp://c/Users/wiki/Romatoid_artrithttp://c/Users/w/index.php?title=Psoriyatik_artrit&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Guthttp://c/Users/w/index.php?title=Tendinit&action=edit&redlink=1http://c/Users/w/index.php?title=Dismenore&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Enflamasyonhttp://c/Users/wiki/Nsaiihttp://c/Users/w/index.php?title=Dozaj&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Albuminhttp://c/Users/wiki/A%C4%9Fr%C4%B1http://c/Users/wiki/Ate%C5%9Fhttp://c/Users/wiki/Enflamasyonhttp://c/Users/wiki/Osteoartrithttp://c/Users/wiki/Romatoid_artrithttp://c/Users/w/index.php?title=Psoriyatik_artrit&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Guthttp://c/Users/w/index.php?title=Tendinit&action=edit&redlink=1http://c/Users/w/index.php?title=Dismenore&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Enflamasyonhttp://c/Users/wiki/Nsaiihttp://c/Users/w/index.php?title=Dozaj&action=edit&redlink=1http://c/Users/wiki/Albumin8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
37/137
adsorpsiyon (yze tutunma) denir. Absorpsiyon ve adsorpsiyon olaylar ayn anda
gerekleiyor ise bu kez sorpsiyon olayndan sz edilir. Moleklleri tutan yzeye
adsorplayc (adsorbent) ve yzeyde tutunan molekllere ise adsorplanan ad verilir.
Adsorplanan ve adsorbandan oluan heterojen karma ise adsorpsiyon sistemi
denilmektedir. Adsorplaycnn yzeyine tutunan gaz veya buhar moleklerinin,
adsorpsiyona yol aan etken ortadan kalknca, yzeyden ayrlmas olayna da
desorpsiyon denir [41]. Adsorpsiyon, sv ya da gaz faznda znm halde bulunan
maddelerin kat bir yzey zerinde yzey gerilimini drmek amacyla kimyasal ve
fiziksel kuvvetlerle tutulmalar ilemi olarak da tanmlanabilir.
Herhangi bir kat rgs iindeki atom veya molekller aralarndaki fiziksel ve
kimyasal etkileimlerden dolay kuvvetli iyonik balar ve zayf Van der Waals ekim
kuvvetleri arasnda deien balayc kuvvetlerin etkisi altnda birarada dururlar. Kat
rgnn i ksmlarnda bulunan bir molekl dierleri tarafndan tamamen evrilmi
olduundan ekim kuvvetleri her ynde dengelenmitir. Ancak yzeydeki kuvvetlerin bir
ksm serbest halde bulunmaktadr. Bu doymam kuvvetler yzey gerilimine yol aarlar.
Kat yzeyinden dar doru uzanm kuvvetler evrelerindeki sv veya gaz iindeki
molekllerin evreye yaydklar ekim kuvvetleri ile birleip, kombine ekim dalgalar ve
adsorpsiyon iddetini doururlar. Daha gl ekim kuvvetlerine sahip bir molekldierlerine kyasla tercihli olarak tutulur ve adsorpsiyon oluarak kat yzeyinde dengesiz
olan kuvvetlerin bir ksm doyurularak yzey gerilimi der [42].
Adsorpsiyon olaynn sebebi, adsorplayc katnn snr yzeyindeki molekller
arasndaki kuvvetlerin denklememi olmasdr. Kat yzeydeki iyonlarn dengelenmemi
kuvvetleri tarafndan zeltide znm maddeler kat yzeyine doru ekilecek ve yzey
kuvvetleri dengelenmi olacaktr. Bylece zeltide znm maddelerin kat yzeyine
adsorpsiyonu gerekleecektir. Ayn adsorplayc, baz gazlar adsorplad halde bazlarnhi adsorplamayacaktr. Bu durum adsorpsiyon olaynn seimli olduunu gsterir. Belli
miktardaki gazn kat tarafndan adsorpsiyonunda, gaz veya kat yzeyi yannda ortamn
scakl ve gaz basnc da etkilidir. Adsorpsiyon olay olduka hzl bir ekilde gerekleir.
Adsorplaycnn doygunlua yaklamas orannda adsorpsiyon hz da azalr [43, 44].
Gaz molekllerinin kat yzeyi ile arpmas sonucu gerekleen balca
olaylarekil 8' da grlmektedir.
22
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
38/137
(i) Yzeye arpan molekl enerjisini ksmen kaybeder ve yzeyi terkedebilir.
(ii) Molekl yzeye tutunabilir. Bu safhada, a) Fiziksel tutunma denilen tutunma eidi
gerekleebilir. Bu tutunma trnde moleklle kat atomlar arasnda van der Waals
etkileimleri sz konusudur ve bu olay sonucu 20 kjmol1 civarnda bir enerji aa kar.
b) Kimyasal tutunma denilen tutunma tarznda ise yzey atomlar ile gaz moleklleriarasnda elektron al-verii olmas neticesinde yaklak 200 kjmol -1'lk kimyasal ba
enerjisi mertebesinde bir enerji salnr ve bir kimyasal ba oluur.
(iii) Molekl yzeyde difzyona urayabilir.
(iv) Yzey reaksiyonu oluabilir. Reaksiyon yzeye gelen moleklle ya da
yzeye nceden tutunmu dier trlerle ilgili olabilir.
(v) Kimyasal olarak tutunmu trler eitli etkiler sonucu yzeyden koparak serbest hale
geebilir. Yzeye tutunan trler aynen uzaklaabilecei gibi, bir kimyasal reaksiyonneticesinde yzeyde oluan yeni trler de uzaklaabilir.
1.6.1. Adsorpsiyon trleri
Gzenekli yapya sahip olan baz katlarn i yzey alanlar, d yzey alanlarndan
daha byktr. Katnn i yzeyindeki adsorpsiyon, d yzeyindeki gibi kolay
gereklemez. Gaz moleklleri katnn i yzeyine yerleirken, ayn zamanda katnn atom,
molekl veya iyonlar ile etkileir. Bu etkilemeler sonucunda i yzeydeki kapilerkondenzasyon ad verilen younlama gereklesir. Atom, molekl veya iyon eklinde
23
ekil 8. Gaz molekllerinin kat yzeyi ile arpmasnn ardndan gerekleen balcaolaylar.
Kat Yzey
I
II
III
IV
V
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
39/137
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
40/137
1.6.3. Kimyasal adsorpsiyon
Kimyasal adsorpsiyon, adsorban ile adsorplanan arasndaki elektron aktarmyla
geekleen ve adsorban-adsorplanan arasnda kimyasal balarn olutuu adsorpsiyondur.
Bu srada aga kan aktivasyon enerjisi 40200 kJ mol1dir. Ayrca bu tip adsorpsiyon
genellikle olduka yksek scaklklarda gereklemektedir. Kimyasal adsorpsiyonun
gereklestii yaklask 200oCnin stndeki scaklklarda aktivasyon enerjisi, kimyasal
balar krabilecek veya yeni ba oluturabilecek byklktedir. Kimyasal adsorpsiyon
aktiflenmi adsorpsiyon olarak da adlandrlmaktadr.
Kimyasal adsorpsiyon ekzotermik (sveren) bir sre olarak bilinmektedir. Buna
karn, kimyasal desorpsiyonda bir molekl ayrtnda ve molekln ayrma enerjisi
yzeyde olan balarn oluum enerjisinden byk olduunda sre endotermik
olabilmektedir.
Kimyasal adsorpsiyonda aktivasyon enerjisi kimyasal reaksiyon ss dzeyindedir.
Adsorplanm tabaka monomolekler kalnlktadr. Kimyasal adsorpsiyon hz fiziksel
adsorpsiyona gre daha dktr. nk kimyasal adsorpsiyon sreleri belirli bir
aktivasyon enerjisi ile karakterize edilmekte ve bu yzden ancak belirli bir minimum
scaklk zerindeki scaklklarda reaksiyon hzla olmaktadr. Kimyasal adsorpsiyon
maddenin kaynama noktasnn hatta kritik scaklnn zerindeki scaklklarda dagerekleebilmektedir [41].
Kimyasal adsorpsiyon yalnzca bir tabakal yani monomolekler olabildii halde,
fiziksel adsorpsiyon tek tabakal ya da ok tabakal yani multimolekler olabilmektedir.
Dier taraftan ou fiziksel adsorpsiyonlar tersinir olarak yrtlebildii halde, kimyasal
adsorpsiyonlar ise genellikle tersinmez bir srete ilerlemektedir. Kimyasal adsorpsiyonda
adsorplanan molekller adsorbana byk kimyasal balarla ok sk bir ekilde
balanmakta ve adsorbann yzeyinde hareket edememektedirler. Buna lokalizeadsorpsiyon denilmektedir. Fiziksel adsorpsiyon hem lokalize hem de lokalize olmayan
adsorpsiyon eklinde gerekleebilmektedir. Ancak fiziksel adsorpsiyonda, adsorplanan
molekllerin adsorban yzeyinde hareket etmesi iin belirli bir potansiyel engelini amas
gerekmektedir.
Bir molekln potansiyel enerjisinin kat yzeyine olan uzaklk ile deiimi ekil
9'a ve ekil 9'b de verilmitir. Molekl yzeye doru yaklarken nce fiziksel
tutunmann gerekletii bir ara hal oluurken aa kan s Hf
fiziksel tutunma ssna
eittir. Fiziksel olarak tutunan molekller yzeye daha da yaklaarak kimyasal olarak
25
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
41/137
tutunan trlere dnrken potansiyel enerji de byk lde der. ekil 9'a daki
aktifleme enerjisinin gerekmedii bir kimyasal tutunma, ekil 9'b de ise Ea kadar bir eik
enerjisinin gerekli olduu kimyasal tutunma iin eriler verilmitir. Kimyasal tutunma ss
H kile temsil edilmitir. Kimyasal tutunma srasnda molekl paralanarak kat yzeyi ile
tepkimeye girmektedir. ekil 9'a ve ekil 9'b deki 1 yolu izlenerek gzlenen kimyasal
tutunma, 2 yolu izlenerek de gerekleebilir. Fakat 2 yolunun izlenmesi iin tutunan bir A2
molekl yzeye temas etmeden nce A2 2A reaksiyonuna gre ayrmaldr [103].
1.6.4.yonik adsorpsiyon
Seimli olarak bir iyonun kat yzeyine tutunmas, elektrostatik ekim kuvvetlerinin
etkin olmas ile aklanr. Belirli katlar ve elektrolit bir zelti arasndaki iyonlarn tersinir
deiimine iyon deiimi ad verilir. yon deiimi olay adsorpsiyondan daha kompleks
olsa da genel yntemler ve elde edilen sonular ok benzerdir [44].
1.6.5.Biyolojik adsorpsiyon (Biyosorpsiyon)
Atksudan metal iyonlar artm iin bakteri kullanm nceden beri uygulanan
yntemler arasndadr. Atksu ilemlerinde bakteri tarafndan ar metal artmnda,
fizikokimyasal adsorpsiyon, kompleks oluumu, kme ve biyolojik aktivasyon gibi drt
mekanizmann geerli olduu ileri srlmtr. Yaplan almalarda granl aktif karbonfiltrelerinde nemli miktarda bakterinin biriktii ve bunun sonucunda biyodegradasyon
26
ekil 9.Fiziksel ve kimyasal tutunma olaylarnn potansiyel enerji erileri.
a) Aktiflenmemi kimyasal tutunma b) Aktiflenmi kimyasal tutunma.
2
0
E
+
-
r
2
E
+
0
-
r
(a) (b)
1 1
H(A-A)H(A-A)
Hf
Ara hal
Hf
Ara halHk
Hk
EA
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
42/137
ileminin gerekletii belirtilmektedir. Bir tayc zerindeki mikroorganizmalar
tarafndan zeltideki anyon ve katyonlarn tutulmas ve biyolojik degradasyonun
gereklemesi biyolojik adsorpsiyon (biyosorpsiyon) olarak tanmlanmaktadr. Son
yllarda nem kazanan biyolojik adsorpsiyon ileminin mekanizmas tam olarak
aklanamamtr. Biyolojik adsorpsiyonda, bir inert madde zerinde mikroorganizmann
tanmasna bal olarak hem fiziksel adsorpsiyon hem de biyolojik degradasyon birlikte
gereklemektedir. nert madde zerinde mikroorganizmann tanmas adsorpsiyonu
hzlandrmakta ve ilemin srekliliini salamaktadr. nert maddeler, adsorplama srasnda
tanan mikroorganizmay toksik maddelerin etkisinden korurken, ayrca toksik maddenin
biyodegradasyonu iin gerekli ortam da salamaktadrlar [46].
1.7. Adsorpsiyon izotermlerinin snflandrlmas
Dk veya yksek doluluk kesrine, tek veya ok tabakal adsorpsiyona bal olarak
uygun adsorpsiyon izotermleri seilebilir. Adsorpsiyon izotermlerinin byk bir ounluu
be ana snfta incelenebilir (ekil 10).
I. tip izoterm Langmuir izotermidir. ok ince ve gzenekli yapda olan bir katdaki
fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon izotermleri yaklask bu biimdedir. Tek tabaka
adsorpsiyonunu gsterir. Kimyasal adsorpsiyon da bu tr izoterme uymaktadr. Dierizotermler ok tabaka adsorpsiyonunu gsterir.
II. tip izoterm ok tabakal BET adsorpsiyonunu gsterir. S biiminde (sigmoid)
izotermdir. lk tabakadaki adsorpsiyon ss E1dir. Dier tabakalardaki adsorpsiyon slar
EL, younlama ssna eittirler (E1=E2==EL). B noktasna kadar olan adsorpsiyon tek
tabakaldr. BET kuramna gre ilk tabaka dndaki btn tabakalarda adsorplanan
miktarlar ayndr. lk tabaka dolmadan ikinci tabaka biraz dolmaktadr. Ancak tek tabaka
kapasitesi bu izotermden hesaplanabilir.
27
8/3/2019 Ylmaz NURAY TEZ2 en Son Muhurlu en Son
43/137
III. tip izoterm adsorpsiyon ssnn younlama ssna eit veya daha dk olduu
hallerde grlen ve az karlalan bir adsorpsiyon izotermidir. Diferansiyel adsorpsiyon
ssnn negatif veya pozitif olmasna bal olarak ok tabakal adsorpsiyon Tip II ve Tip III
izotermini verir.
IV. tr izoterm birinci tabakann adsorpsiyon ss younlama ssndan daha byk
olan ve klcal younlamann ok olduu adsorpsiyon izotermidir. Genellikle mikro ve
mezogzenek ieren katlardaki adsorpsiyon iztermleri bu tipe uymaktadr.Adsorplanan
molekller arasnda nispeten zayf etkileimler olduunda bu tr izotermlere rastlanr.
V. tr izoterm birinci tabakann adsorpsiyon ss younlama ssndan daha kk
olan ve klcal younlamann ok olduu adsorpsirpsiyonlar yanstmaktadr. Byle bir
sistemde gaz moleklleri balangta yava adsorplanrken adsorplanm ve serbest gaz
moleklleri arasndaki etkileme ile birlikte adsorpsiyon hznda art gzlenir.
Bunlara ilaveten sv-kat ara-yzeyinde adsorplanan madde miktar konsantrasyon
deiiminin lm ile belirlenebilir. Bu ilem yaplrken a) a