Trikloroetilen Ve Metil Tersiyer Bütil Eterin Zeolitlerde Adsorpsiyon Simülasyonları

Abstract

Metil tersiyer bütil eter (MTBE) ve trikloroetilen (TCE) birçok sanayi dalında kullanılan uçucu organik bileşiklerdir. Ancak, kullanımları insanlarda beklenmedik sağlık sorunlarına yol açmıştır. Ayrıca, yer altı su kaynaklarında tespit edilmeleri bilim insanlarını giderme çalışmalarına yönlendirmiştir. Bu moleküllerin mikro gözenekli yüzeylere adsorpsiyonları giderme süreçlerinden birisidir. Adsorpsiyon süreçlerinin avantajı herhangi bir yan ürünün oluşmamasıdır. Önceki deneysel çalışmalarda, ZSM-5 ve DAY (dealümine edilmiş Y) gibi yüksek-silikalı zeolitler TCE ve MTBE’yi başarıyla sudan uzaklaştırmışlardır. Bu çalışmada, TCE ve MTBE’nin ZSM-5 ve fojasitlerde adsorpsiyonunu daha iyi anlamak amacıyla Büyük Kanonik Monte Karlo benzetimleri yürütülmüştür. TCE adsorpsiyonu saf ve sulu TCE için silikalit (Si/Al=) ile 191 ve 95 Si/Al oranlarındaki ZSM-5’te; sadece saf TCE için DAY ile 1, 2 ve 3 Si/Al oranlarındaki fojasitlerde çalışılmıştır. MTBE adsorpsiyonu DAY ve daha önce anlatılan fojasitlerde çalışılmıştır. Çalışmalar, alüminyum atomlarının varlığı ile MTBE yüklemesinin arttığını, TCE yüklemesinin ise azaldığını göstermiştir. Ayrıca, TCE difüzyon benzetimleri silikalit ve ZSM-5 zeolitlerinde gerçekleştirilmiştir. Su moleküllerinin varlığının TCE difüzyon hızını azalttığı görülmüştür.

Methyl tertiary butyl ether (MTBE) and trichloroethylene (TCE) are volatile organic compounds used in various branches of industry. However, their usage has caused unexpected health problems in humans. Moreover, they were detected in groundwater resources, which motivated the scientists for the removal studies. Adsorption of these molecules onto microporous surfaces is one of the treatment processes. The advantage of the adsorption processes is that no byproducts are produced. High-silica zeolites, such as ZSM-5 and DAY (dealuminated Y) have successfully removed TCE and MTBE from water in previous experimental works. In this study, Grand Canonical Monte Carlo simulations were carried out to better understand TCE and MTBE adsorption in ZSM-5 and faujasites. TCE adsorption was studied for both pure and aqueous TCE in silicalite (Si/Al=), ZSM-5 with Si/Al ratios 191 and 95, and only for pure TCE in DAY (Si/Al=) and in faujasite with Si/Al ratios 1, 2 and 3. MTBE adsorption was studied in DAY and in aforementioned faujasites. Study showed that the presence of aluminum atoms increased MTBE loading and decreased TCE loading. Additionally, TCE diffusion simulations were performed in silicalite and ZSM-5 zeolites. It was found that the presence of water molecules decreased the diffusion rate of TCE.