Recycling of ZnS from wastes and its utilization as an electrode material in supercapacitors
Atıklardan ZnS'ün geri dönüşümü ve süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılmasının araştırılması
- Tez No: 775646
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK BİROL, DOÇ. DR. METİN GENÇTEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Baca tozu, Enerji depolama, Hidrometalurji, Yeniden kazanma, Çinko sülfür, Flue dust, Energy storage, Hydrometallurgy, Recycling, Zinc sulfide
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metalurji sektöründe oluşan atıklardan ferrokrom ve elektrik ark fırını baca tozlarının içeriğinde değerli metal oksitlerin yanı sıra çevre ve insan sağlığına zararlı bileşenlerin de bulunması, bu atıkların geri dönüştürülmesini hem çevresel hem de ekonomik açıdan zorunlu kılmaktadır. Ayrıca, metal sülfürlerin yeni nesil enerji depolama sistemlerinden süperkapasitör uygulamalarında elektrot malzemesi olarak kullanımının son yıllarda yoğun şekilde araştırıldığı bilinmektedir. Bu çalışmada baca tozlarının uygun bir hidrometalurjik proses ile geri dönüştürülerek ZnS formunda yüksek verim ve saflıkta geri kazanılması ve kazanılan bu bileşiğin asimetrik düğme pil tipi süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında ham maddelere sülfürik asit ve nitrik asit çözeltileri ile farklı sıvı-katı oranları, asit konsantrasyonları ve sürelerde liç işlemleri uygulanmış ve Zn'nin bu çözeltilerden seçilimli olarak geri kazanılabilmesi için dört farklı optimum liç parametresi belirlenmiştir. Belirlenen parametrelerde hazırlanan çözeltilere sodyum sülfür ilavesi ile çözeltideki Zn iyonlarının ZnS formunda çöktürülmesi sağlanmıştır. Çöktürme için optimum parametrelerin tespit edilmesiyle ZnS'in liç çözeltilerinden yaklaşık %99 verimle geri kazanılabileceği belirlenmiştir. Ferrokrom baca tozu ve elektrik ark fırını tozu atıklarından elde edilen ZnS ile üretilen asimetrik düğme pil tipi süperkapasitörlerin elektrokimyasal davranışları iki elektrotlu sistemde incelenmiş, 10 mVs-1 tarama hızında sırasıyla 1723,57 Fg-1 ve 1293,94 spesifik kapasitans değerleri elde edilmiştir. Ayrıca süperkapasitörlerin kapasitesilerini 1000 döngü sonunda sırasıyla %92,82 ve %79,33 oranında koruduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, ZnS'ün baca tozu atıklarından etkin ve verimli bir şekilde geri kazanılabileceğini ve süperkapasitör uygulamalarında elektrot malzemesi olarak kullanılma potansiyelinin yüksek olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Ferrochrome and electric arc furnace flue dusts, that are among the wastes generated in the metallurgy industry, contain valuable metal oxides as well as compounds that are harmful to the environment and human health, making recycling of these wastes essential from both an economic and environmental perspective. Additionally, it is known that the utilization of metal sulfides as electrode materials in the new generation energy storage systems has been intensively investigated in recent years. The aim of the study is to develop an efficient hydrometallurgical process to generate ZnS with high purity from flue dusts and to use the generated ZnS as an electrode material in asymmetric type coin cell supercapacitors. In the scope of the study, leaching experiments were conducted at varying liquid-solid ratios, acid concentrations and durations with sulfuric acid and nitric acid solutions. Four optimum parameters were determined to recover Zn from these solutions selectively. By addition of sodium sulfide to optimum solutions, it was ensured that, Zn ions in the solutions were precipitated as ZnS. After determination of the optimal parameters for precipitation, it was revealed that ZnS can be recovered from the leach solutions with an efficiency of about 99%. The electrochemical behavior of the asymmetric type coin cell supercapacitors produced with the obtained ZnS from ferrochrome flue dust and electric arc furnace dust wastes were investigated in a two-electrode system at a scanning rate of 10 mVs-1, and the specific capacitance of 1723.57 Fg-1 and 1293.94 Fg-1 was achieved, respectively. Additionally, it has been determined that the supercapacitors retain 92.82% and 79.33% of their capacity in the end of 1000 cycles, respectively. Obtained results demonstrate that, ZnS may be recovered from flue dusts effectively and the utilization of the recovered ZnS to be used as electrode materials in supercapacitor applications is promising.
Benzer Tezler
- Arıtma çamurlarının tarımsal amaçlı kullanıma yönelik biyokül ile stabilizasyonu ve gübre içeriğinin zenginleştirilmesi
Stabilization of sewage sludge with biomass for agricultural use and enrichment of fertilizer content
ÖMER FARUK SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ÖZDEMİR
- Design of anode active materials from hot dip galvanizing waste for lithium ion batteries
Lityum iyon piller için sıcak daldırma galvaniz atıklarından anot aktif malzemelerin tasarımı
ORHUN OĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN
- Aladağ yöresi Zn-Pb flotasyon atıklarından hidrometalurjik yöntemlerle çinko geri kazanımı
Zinc recovery from Zn-Pb flotation tailings in aladag region using hydrometallurgical methods
AHMET ALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ŞEREF SÖNMEZ
- Polimer esaslı endüstriyel katı atıkların volfram trioksitin indirgenmesinde değerlendirilmesi
Evaluation of polymer based industrial solid waste in reduction of tungsten trioxide
GÖKTUĞ TÖRE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MELEK CUMBUL ALTAY
PROF. DR. ŞERAFETTİN EROĞLU
- Mycoremediation of heavy metal contaminated soil using oyster mushroom: Pleurotus ostreatus
İstiridye mantarı: Pleurotus ostreatus kullanılarak mikoremediasyon yöntemi ile topraktan ağır metal giderimi
DİCLE ÜRÜNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY
PROF. DR. MUSTAFA SAİT YAZĞAN