Şeker fabrikası atığı karbonatlama çamurundan optimum koşullarda hidroksiapatit üretimi
Özet
Şeker fabrikalarından her kampanya döneminde önemli miktarlarda (pancara göre % 4 ila % 8 oranında) ortaya çıkan atığı karbonatlama çamuru, bertarafı zor ve kalsiyum karbonat (CaCO3) açısından zengin bir atıktır. Fabrika sahalarında depolanan bu çamurun literatürde tarım, hayvancılık ve bazı sanayi dallarında uygulama alanı bulduğu yer alsa da fabrikaların bulunduğu yerlerde uygulanabilirliği yoktur. Çoğunlukla çimento fabrikalarına dolgu maddesi olarak verilmektedir. Hidroksiapatit (HAP; Ca10(PO4)6(OH)2) ise kemiklerin mineral bileşeniyle kimyasal benzerliği nedeniyle doku mühendisliği, ortopedi, çene-yüz ve diş tedavilerinde tercih edilen bir bileşendir. Ayrıca heterojen kataliz, gaz sensörleri, ilaç salım sistemleri ve atık su arıtma gibi kullanım alanları da mevcuttur. Bu sebeple bu malzemenin sentezine odaklanılan çok sayıda çalışma mevcuttur. Bu yüksek lisans tezi kapsamında karbonatlama çamurunun hammadde olarak kullanılmasıyla HAP nanokristalleri üretmek için uygulanabilir yöntemler ve literatürde yapılan çalışmalar doğrultusunda karbonatlama çamuru atığından üretilebilecek HAP'in hangi alanlarda kullanılabileceği değerlendirilmiştir. Atık içerdiği safsızlıkların uzaklaştırılması amacıyla öncelikle saflaştırmaya tabi tutulmuştur. EDTA ile safsızlıkların kompleksleştirilerek çözeltiye geçmesi sağlanmıştır. Saflaştırma prosesinin işletme koşulları istatistiksel deney tasarımına dayalı optimizasyon ile belirlenmiştir. Box-Behnken yöntemi ile yapılan optimizasyonda Na, Fe, Al, Zn % giderimlerini maksimum ve Ca % giderimini minimum yapan çok yanıtlı optimizasyonda optimum işletme koşulları istenebilirlik yaklaşımı ile EDTA kütle kesri % 0.6, sıcaklık 75 ºC ve süre 1.5 saat olarak belirlenmiştir. HAP üretimi, saflaştırılmış karbonatlama çamurunundan yaş kimyasal çöktürme yöntemiyle fosforik asit kullanılarak yapılmıştır. HAP'ı karakterize eden Ca:P oranı temeline göre en uygun girdi oranı belirlenmiştir. Üretilen malzemenin karakterizasyonu için ICP-OES, FTIR ve XRD analizleri kullanılmıştır.