Recovery of lithium from reverse osmosis (RO) concentrate of geothermal water by integrated separation methods
Bütünleşik ayırma yöntemleriyle jeotermal suyun ters osmos (TO) konsantresinden lityum geri kazanımı
- Tez No: 768248
- Danışmanlar: PROF. DR. NALAN KABAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Lityum, jeotermal su, lityum manganez dioksit, adsorpsiyon, adsorpsiyon-membran filtrasyon hibrit prosesi, ters osmos konsantresi, geri kazanım, Lithium, geothermal water, lithium manganese dioxide, adsorption, adsorption-membrane filtration hybrid process, reverse osmosis concentrate, recovery
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Günümüzde jeotermal kaynakların kullanımı enerji tüketimi şeklinde doğrudan ve/veya sağlık-turizm amaçlı dolaylı olmak üzere iki ana grupta değerlendirilmekte olup, kullanılan jeotermal su sonrasında yeraltına geri enjekte veya çevreye deşarj edilmektedir. Elementlerin konsantrasyonları bulunduğu ortamın sıcaklığın karakteristik bir özelliği olduğu için değişiklik gösterse de konsantrasyonları ve kimyasal bileşimleri incelendiğinde, Avrupa Birliği tarafından kritik unsurlar sınıflandırmasına dahil edilen lityum ve birçok değerli metalden zengin oldukları görülmektedir. Fizikokimyasal özellikleri nedeniyle lityum, günlük yaşam, endüstriyel gelişim, çevre güvenliği ve zihinsel sağlık dahil olmak üzere birçok alanda çekici hale gelmiştir. Lityum genellikle cevherlerden ve tuz göllerinden elde edilmektedir. Bu kaynaklarda (cevherlerde) bulunan lityum miktarının mevcut durumda piyasa ihtiyacını karşıladığı belirtilse de özellikle çevre kirliliği, küresel ısınma ve fosil yakıt tedarik problemlerini ortadan kaldırmak için gelecekte ihtiyaç duyulan lityum miktarını karşılamak için alternatif kaynaklar araştırılmalıdır. Sağlık/turizm ve enerji temini gibi alanlarda kullanılması amacıyla kurulmuş olan jeotermal tesislerin tasarımında yapılacak değişiklik/revizyon ile, deşarj edilmeden hemen önce lityum gibi değerli elementlerin doğru proses yöntemi ile geri kazanımının mümkün olabileceği öngörülmektedir. Bu çalışmada, jeotermal suyun birincil çalışma amacına ara vermeden, bütünleşik iyon değişim yöntemleriyle jeotermal suyun ters osmos (TO) konsantresinden lityumun geri kazanımı araştırılmıştır. Lityumun ters osmos konsantresinden adsorpsiyon yöntemi ile geri kazanımı için toz ve granül formdaki lityum manganez dioksit (λ-MnO2) adsorbanı kullanılmıştır. Bu adsorban, Kitakyushu Üniversitesi'nden (Japonya) temin edilmiştir. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen kesikli ve sürekli adsorpsiyon deneyleri ile adsorpsiyon-membran filtrasyon hibrit sistem çalışmaları laboratuvar ölçeğinde gerçekleştirilmiştir. Lityum geri kazanımının araştırıldığı jeotermal suyun ters osmos konsantresi numuneleri, İzmir Jeotermal A.Ş.'nin Yenikale Isıtma Merkezi'nde kurulu olan mini–pilot ölçekli ters osmos arıtma tesisinde başka bir çalışma kapsamında gerçekleştirilen testlerden elde edilmiştir. Çalışmalar neticesinde, lityum seçimli λ-MnO2 adsorbanın jeotermal suların RO konsantresinden lityumun geri kazanılması için uygun olduğu ve adsorpsiyon-membran filtrasyon hibrit sistemin, basınç kaybı sebebiyle küçük tane boyutlu adsorbanlar ile işletilemeyen sabit yataklı kolon proseslerine alternatif bir yöntem olarak uygulanabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Today, the use of geothermal resources is carried out in two main groups as directly for energy consumption and/or indirectly for health-tourism purposes, and the geothermal water used is then injected back into the ground or discharged to the environment. Although the concentrations of the elements vary as it is a characteristic feature of the temperature and the environment in which it is found, when their concentrations and chemical compositions are examined, it is seen that they are rich in lithium and many precious metals, which are included in the classification of critical elements by the European Union. Due to its physicochemical features, lithium has grown to be appealing in many fields, including daily living, industrial development, environmental safety, and mental health. Lithium is generally obtained from ores and salt lakes. Even though it is stated that the amount of lithium in these sources (ores) meets the current market need in the current situation; alternative sources should be investigated to meet the amount of lithium needed in the future, especially in order to eliminate environmental pollution, global warming and fossil fuel supply problems. It is foreseen that with the change/revision to be made in the design of geothermal facilities established for the use in fields such as health/tourism and energy supply, it will be possible to recover valuable elements such as lithium with the right process method just before they are discharged. In this study, the recovery of lithium from the reverse osmosis (RO) concentrate of geothermal water by integrated ion exchange methods was investigated without interrupting the primary usage purpose of geothermal water. Lithium manganese dioxide (λ-MnO2) adsorbent in powder and granulated forms were used for separation of Lithium from the RO concentrate by adsorption method. Lithium-selective adsorbents were supplied by Kitakyushu University (Japan). Batch and continuous adsorption experiments and adsorption-membrane filtration hybrid process studies performed within the scope of this study were carried out at laboratory scale. RO concentrate samples of geothermal water, in which lithium recovery was investigated, were obtained from the tests carried out within the scope of another study at the mini-pilot scale RO treatment plant established in Yenikale Heating Center of Izmir Geothermal Co. Based on our studies, we had a conclusion that λ-MnO2 adsorbent can be utilized for separation of lithium from the RO concentrate of geothermal water and the adsorption-ultrafiltration (UF) membrane hybrid system can be considered instead of fixed bed column process, which cannot be operated with small particle sized adsorbents due to pressure drop.
Benzer Tezler
- Application of membrane-based novel hybrid separation processes for reclamation of geothermal water
Membran temelli yeni hibrit ayırma süreçlerin jeotermal suyun ıslahı için uygulanması
EZGİ ÇERMİKLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Çevre MühendisliğiEge ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NALAN KABAY
- Yeni nesil anahtarlama elemanları kullanarak yüksek verimli ve geniş çalışma aralıklı LLC rezonans çevirici tasarımı
LLC resonance converter design with high efficiency and wide operating range using new generation switching elements
İBRAHİM ŞARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Recovery of lithium from aqueous system using manganese oxide adsorbent with developed electrospun mat substrate
Geliştirilen elektrospun mat substrat ile mangan oksit adsorban kullanarak lityumun sulu sistemden geri kazanımı
BERK AKGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGENÇ EBİL
PROF. DR. MUSTAFA MUAMMER DEMİR
- Sulardan lityum geri kazanımı ve bir jeotermal su örneğine uygulanması
Recovery of lithium from water and an application to a geothermal water sample
ASLI GÜRER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM BİLİCİ BAŞKAN
- Kullanım ömrünü tamamlamış lityum demir fosfat pil atıklarından lityum fosfatın hidrometalurjik geri kazanımı
Hydrometallurgical recovery of lithium phosphate from end-of-life lithium iron phosphate battery waste
ARZU NEŞELİ ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK BİROL