Polyethylene oxide-induced flocculation of dolomite/clay/borax-containing suspensions
Dolomit/kil/boraks içeren süspansiyonların polietilen oksit ile flokülasyonu
- Tez No: 368943
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN HOŞTEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 202
Özet
Türkiye'de bulunan Kırka boraks formasyonu dünyadaki en büyük borat yataklanmalarından biridir. Bu önemli sodyum borat minerali çok yüksek miktarlarda dolomit ve kil mineralleri ile birlikte bulunmaktadır. Tüvenan cevher basit kırma/yıkama/mekanik dağıtma metodu ile zenginleştirilirken, bu gang mineralleri güçlü süspansiyonlar halinde konsantratörden atık havuzlarına gönderilir. Bu işlem esnasında ortaya çıkan dolomit/kil/boraks içerikli atıklar güvenli ve sürdürülebilir boraks üretimini tehdit ederek kritik bir dar boğaza sebep olmaktadır. Bu sorunu kontollü koşullarda analiz edebilmek adına, laboratuar ortaminda dolomit/kil/boraks içerikli süspansiyonlar hazırlanmış ve bu süspansiyonlar polietilen oksit yardımı ile flokülasyona tabi tutulmuştur. Bu süspansiyonların kolloidal davranışları, karakterizasyon çalışmaları (d 80 ≤7µm, ζ≤- 76.4mV) ile açıklanmıştır. Ayrıca, flokülasyonda yaşanan güçlükler mineral yüzeylerinin hidrojen bağı kurma kabiliyetlerinin yetersiz olması ile açıklanmıştır. Bu problemlerin üstesinden gelebilmek için, çeşitli fiziksel ve kimyasal parametrelerin polietilen oksit flokülasyonuna etkileri test edilmiştir. Deneyler esnasında, mekanik karıştırma hızının parçacık-polimer etkileşimini arttırması sebebiyle yararlı olduğu görülmüştür. pH düzenlemeleri ve Ca/Mn tipi koagülantlarının ilavesinin de bulanıklık giderimi, çökelti hacmi ve polimer tüketiminde anahtar role sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bu kimyasal geliştirmeler, CaOH +and Mn 2 (OH) 3 + gibi hidroliz ürünlerindeki artış (pH 11.5 ve 9.4'te maksimum) ile açıklanmıştır. Çünkü bu hidroliz ürünleri parçacık yüzeylerine çok güçlü bir şekilde adsorplanarak parçacık-polimer arasında bir bağlayıcı köprü görevi görmektedirler. Daha sonra, konvansiyonel olarak nitelendirilemeyen clinker parçacıkları balast malzemesi olarak flokülasyon öncesinde süspansiyona eklenmiş ve sonuçlar klinker ballastlama (hetero-flokülasyon) metodunun koagülasyon önkoşullandırma prosedürüne alternatif olarak kullanılabilecek nitelikte olduğunu kanıtlamıştır. Bu olumlu verilerin yanında, bazı öngörülemeyen olumsuz etkilerde gözlemlenmiştir. Örnek olarak, katyonik poliakrilamid yardımı ile polietilen oksit flokülasyonunun performansı arttırılmaya çalışılmış fakat polimer makromolekülleri arasındaki aşırı etkileşimden dolayı bu beklenti gerçekleşmemiştir. Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda flokülasyon performansının neredeyse tamamen bozulmaya uğradığı gözlemlenmiştir. Bu durum polietilen oksit için yapılan vizkozite ölçümleri ile desteklenmiş ve polimer zincirlerinin mekanik karıştırmaya dayanıklı olmalarına rağmen yüksek sıcaklık değerlerine (75°C) karşı aşırı hassas olmaları ile açıklanmıştır. Sonuç olarak polietilen oksit uygulaması doğru fiziksel/kimyasal parametrelerle güçlendirildiği takdirde, dolomit/clay/boraks içeren kolloidal süspansiyonların saniyeler içerisinde çöktürülebileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Kırka borax formation in Turkey is the largest borate deposit in the world. However, this important boron mineral is associated with significant amount of dolomite and clay gangue. When the run-of-mine ore is processed via simple crushing/washing/scrubbing methods, these gangues are discharged from the concentrator in the form of a stable colloidal suspension. The resultant dolomite/clay/borax-containing tailing creates a critical bottleneck threatening safe and sustainable borax production. To analyze this problem under controlled conditions, dolomite/clay/borax-containing suspensions were prepared in the lab and subjected to polyethylene oxide (PEO)-induced flocculation. Colloidal behavior of these suspensions was elucidated with the characterization studies: d 80 ≤7µm, ζ≤- 76.4mV. Also, the challenge in the flocculation was linked to H-bonding incapability of the minerals' surfaces. To overcome the challenges, the effects of different physical and chemical parameters on the PEO-induced flocculation were experimented. During these experiments, intense mixing at 108-306s -1 proved beneficial due to increased collision probability between particles and polymers. pH adjustment and preconditioning with Ca/Mn coagulants played a significant role in the removal of supernatant turbidity, the volume-based reduction of the flocculated sediments and the polymer consumption. This chemical improvement was disclosed with the increased amount of hydrolyzed species CaOH +and Mn 2 (OH) 3 + (actually max. at pH 11.5 and 9.4, respectively) because these species were adsorbed strongly by particle surfaces and served as a cation bridge between particle and polymer. Clinker particles were also used as an unconventional ballast material prior to flocculation and the results suggested that clinker ballasting (hetero-flocculation) can be an esteemed alternative to coagulant pretreatment. On the contrary to these favorable parameters, some undesirable results were obtained. For instance, the performance of PEO was tried to be increased with cationic polyacrylamide preconditioning; however, this anticipation was not substantiated due to excessive interaction between polymer macromolecules. Besides, the flocculation almost completely deteriorated at high temperatures. It was explained with viscosity measurements of PEO that the polymer chains were immoderately sensitive to high temperatures (75°C) although they were durable against intense mixing. In conclusion, it was proved that dolomite/clay/borax-containing colloidal suspensions can be completely flocculated within seconds if the PEO treatment is consolidated with proper physical/chemical parameters.
Benzer Tezler
- Polyethylene oxide-hydroxyapatite composite and microporous polyethylene oxide-polymethacrylic acid polymer complex preparation and characterization
Polietilen oksit-hidroksiapatit kompoziti ve mikrogözenekli polietilen oksit-polimetakrilik asit polimer kompleksi hazırlama ve karakterizasyonu
RAİD BANAT
- Development of viscoelastic particle migration for microfluidic flow cytometry applications
Mikroakışkan akış sitometrisi uygulamarında viskoelastik parçacık hizalama tekniğinin geliştirilmesi
MURAT SERHATLIOĞLU
Doktora
İngilizce
2020
Biyofizikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞLAR ELBÜKEN
- Nanolif yara örtücü yüzeylerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of nanofiber wound dressings
ZARİFE DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Farklı sentetik polimerler ile kaplanan manyetik demir oksit (manyetit) nanopartiküllerinin sitotoksik ve genotoksik etkilerinin araştırılması
Investigation of cytotoxic and genotoxic effects of magnetic iron oxide (magnetite) nanoparticles coated with different synthetic polymers
BURÇİN YALÇIN
- Sıçanlarda TNBS ile oluşturulan deneysel kolit modelinde salvia officinalis'in etkileri
The effects of salvia officinalis in TNBS-induced experimental colitis model in rats
FİLİZ GÖKALP
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2011
Eczacılık ve FarmakolojiAdnan Menderes ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURHAN DOST