MANYETİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ, KOLLOİDAL KARARLILIĞININ ARAŞTIRILMASI VE NANOAKIŞKAN UYGULAMASI

Abstract

ÖZET

Nanoteknolojinin gelişimi dikkate alındığında, hidrotermal yöntemle metal nanopartikül sentezinin birçok yeni çalışmaya yol açacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada, hidrotermal yöntemle manyetit nanopartiküllerin sentezlenmesi ve farklı kimyasal ajanlar kullanarak kararlı kolloidlerin elde edilmesi, kararlılıklarının kimyasal ajan tipine ve konsantrasyonuna araştırılması ve mekanik soğutma kulelerinde kullanılmasının ısı transfer özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılması amaçlanmıştır.

Bu çalışma üç ana aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, manyetit nanopartiküller hidrotermal yöntem kullanarak ıslak kimyasal yaklaşımla Sentezlenmiştir. SEM analizinde manyetit nanopartiküllerin ortalama boyutunun 200 ±8 nm olduğu görülmüştür. İkinci olarak, manyetit nanokolloidlerin ayrı ayrı saf su, jelatin ve Sodyum dodesil sülfat (SDS) ile sabitleyici olarak oda sıcaklığında karıştırılmış ve 3 hafta boyunca çökelme olup olmadığı takip edilmiştir. Stabilizatör konsantrasyonu, sabit miktarda 0,1 g/L Fe3O4 nanopartiküller içeren nanoakışkanlar için ağırlıkça %0,2 ila 5,0 arasında uygulanmıştır. Hazırlanan nanoakışkanların fiziksel görüntüsü, jelatinin ve SDS sırasıyla %0,8 ve %5,0 konsantrasyonunda en stabil nanoakışkanları sağladığını göstermiştir. Ancak jelatinin, daha kararlı nanoakışkan elde edilmesini sağlamıştır. Son olarak, jelatin ile karıştırılan nanoakışkanlar, farklı su ve hava akışlarıyla ıslak soğutma kulesinde (WCT) ısı transfer verimliliğini incelemek için kullanıldı. Isı transfer verimliliği çalışmaları, stabilizatör konsantrasyonunun ısı transfer verimliliğiyle yakından ilişkili olduğunu gösteren umut verici sonuçlar elde edilmiştir. %0,8 jelatin konsantrasyonunda ısı transfer verimliliğinde %50'den fazla bir iyileşme sağlanmıştır.

ABSTRACT

Considering the development of nanotechnology. It is thought that synthesis of metal nanoparticle through hydrothermal method will lead to many new studies. In this study, it was aimed to synthesize magnetite nanoparticles by hydrothermal method and their nano colloids by mixing nanoparticles in the liquid phase with stabilizing agents and investigate the effect of different types of stabilizers as well as their concentration on the stability of nanofluids, then investigating the effect of using nanofluids on the thermal transfer properties in a mechanical cooling tower.

This study was carried out in three main stages. First, bare magnetite nanoparticles were synthesized by wet chemical approach using hydrothermal method. In the SEM analysis, it was seen that the average dimensions of the magnetite nanoparticles were 200 ±8 nm. Secondly, different magnetite nano colloids were obtained by adding gelatin, or sodium dodecyl sulfate (SDS) as stabilizers into colloidal suspensions and they were monitored visually for three weeks. Stabilizer concentration varied from 0.2 to 5.0 wt % for nanofluids which contained a fixed amount of 0.1 g/L Fe3O4 nanoparticles. Visual inspection of the prepared nanofluid revealed that gelatin and SDS assure the most stable nanofluid at a concentration of 0.8 and 5.0 wt %, respectively. However, gelatin provides the properties of stable, more permanent nanofluid. At the end, nanofluids mixed with gelatin were used to study the heat transfer efficiency on a wet cooling tower (WCT) at different water and air flows. Heat transfer efficiency studies yielded promising results indicating that the heat transfer efficiency is closely related to the concentration of the stabilizer achieving an improvement in heat transfer efficiency of more than 50% at a gelatin concentration of 0.8% by weight.