Derin ötektik çözücüler kullanılarak lityum içeren borlu atıklardan lityum ekstraksiyonunun incelenmesi
Investigation of lithium extraction from lithium containing boron wastes by using different deep eutectic solvents
- Tez No: 866499
- Danışmanlar: PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Lityum, dünya üzerinde kısıtlı yerlerde bulunan ve kimyasal özelliklerinden dolayı günümüzde özellikle lityum-iyon pillerde çok kullanılan bir elementtir. Lityumun küresel önemi, hem var olan üretim tekniklerinin geliştirilmesine yönelik yapılan çalışmaları hem de pil atıkları, lityum içeren bor atıkları gibi atıklardan lityumun geri kazanılması için yapılan araştırmaları artırmıştır. Bu tez çalışmasında Eskişehir Kırka Eti Maden İşletmeleri borlu atığında bulunan lityum(I) iyonlarının ekstraksiyonunda petrokimyasal çözücülerin yerine çevreci özellik gösteren uygun maliyetli derin ötektik çözücülerin (DÖÇ) (deep eutectic solvent/DES) kullanılması araştırılmıştır. Çalışmaların ilk kısmında öncelikle bor atığının yapısı FTIR, XRD, TGA ve SEM/EDS'de incelenmiş, bor atığının smektit türünde lityumlu kil yapısı içerdiği, ana bileşenlerinin dolomit ve tinkalkonitten oluştuğu tespit edilmiştir. Kesikli karıştırmalı sistemde gerçekleştirilen ekstraksiyon çalışmalarında öncelikle referans olarak farklı derişimlerdeki H2SO4 çözeltileri çözücü olarak kullanılarak, borlu atıktaki lityum(I) ekstraksiyonu katı(borlu atık miktarı)/sıvı (çözücü hacmi) oranının ve sıcaklığın fonksiyonu olarak incelenmiştir. Daha sonra hidrojen bağ alıcısı olarak kolin klorürden ve hidrojen bağ vericisi olarak üre/etilen glikol/laktik asit/p-toluen sülfonik asitten oluşan çeşitli DÖÇ türleri hazırlanarak borlu atıktan lityum(I) ekstraksiyonu araştırılmıştır. Son olarak uygun DÖÇ türü belirlenerek lityum(I) ekstraksiyonuna yine katı/sıvı oranının, sıcaklığın ve karıştırma hızının etkileri incelenmiştir. Bulunan sonuçlar kolin klorür (ChCl), saf su ve p-toluen sülfonik asit(PTSA)ten 1:2:1 (mol/mol/mol) oranında hazırlanan DÖÇ'ün yüksek sıcaklıklarda ve karıştırma hızlarında H2SO4 çözeltisine göre daha yüksek hız ve verimde lityum(I) ekstraksiyonu sağladığını göstermiştir. 20 g/L katı/sıvı oranında, 100°C sıcaklık ve 200 rpm karıştırma hızında 1,63 M'lık H2SO4 çözeltisine 68,8 mg/L lityum(I) ekstraksiyonu gerçekleşmişken, bu değer DÖÇ'e ekstraksiyonda aynı katı/sıvı oranında 120°C sıcaklık ve 400 rpm karıştırma hızında yaklaşık 6 katı artarak 374,9 mg/L'ye ulaşmıştır. Her iki çözücüde lityum(I) ekstraksiyon davranışı ikinci derece kinetik model ile açıklanmıştır. Elde edilen sonuçlar lityum(I) seçiciliği açısından incelendiğinde 1,63 M H2SO4 çözücüsüne ve kolin klorür, saf su ve p-toluen sülfonik asit(PTSA)ten 1:2:1 (mol/mol/mol) oranında hazırlanan DÖÇ'e borlu atıktan lityum(I) iyonlarının yanı sıra oldukça yüksek derişimlerde potasyum(I), sodyum(I), kalsiyum(II) ve magnezyum(II) iyonlarının da geçtiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Lithium is an element that is found in limited places in the world and is widely used today, especially in lithium-ion batteries, due to its chemical properties. The global importance of lithium has increased both the studies on the development of existing production techniques and the research on the recovery of lithium from wastes such as battery waste and lithium-containing boron waste. In this thesis study, the use of environmentally friendly and cost-effective deep eutectic solvents (DES), instead of petrochemical solvents, was investigated in the extraction of lithium(I) ions in boron waste obtained from Eti Maden in Eskişehir Kırka. In the first part of the studies, the structure of boron waste was examined using FTIR, XRD, TGA and SEM/EDS and it is determined that boron waste contains a smectite type lithium clay structure and its main components consist of dolomite and tincalconite. In the extraction studies carried out in the batch stirred system, firstly, H2SO4 solutions of different concentrations were used as reference solvents, and lithium(I) extraction from boron waste was examined as a function of the solid (amount of boron waste)/liquid (solvent volume) ratio and temperature. Then, the extraction of lithium(I) from boron waste was investigated by preparing various types of DES consisting of choline chloride as a hydrogen bond acceptor and urea/ethylene glycol/lactic acid/p-toluene sulfonic acid as a hydrogen bond donor. Finally, the appropriate DES type was determined and the effects of solid/liquid ratio, temperature and mixing speed on lithium(I) extraction were examined. The results showed that lithium(I) extraction at high temperatures and mixing speeds using DES, which is prepared from choline chloride, pure water and p-toluene sulfonic acid in a ratio of 1:2:1 (mol/mol/mol), provides lithium(I) extraction at higher speed and efficiency than H2SO4 solution. While 68,8 mg/L lithium(I) was extracted into 1,63 M H2SO4 solution at 20 g/L solid/liquid ratio, 100°C temperature and 200 rpm stirring speed; this value was increased approximately 6 times and 374,9 mg/L lithium(I) was extracted into DES at the same solid/liquid ratio, at 120°C temperature and 400 rpm stirring speed. Lithium(I) extraction behavior in both solvents was described by a second-order kinetic model. When the results were examined in terms of lithium (I) selectivity, it was seen that, in addition to lithium (I) ions; potassium(I), sodium(I), calcium(II) and magnesium(II) ions also passed into the 1,63 M H2SO4 solvent and DES prepared from choline chloride, pure water, and p-toluene sulfonic acid in a 1:2:1 (mol/mol/mol) ratio at much higher concentrations.
Benzer Tezler
- Zerdeçaldan antioksidanların doğal derin ötektik çözücüler kullanılarak mikrodalga destekli ekstraksiyonunun optimizasyonu ve modellenmesi
Optimization and modeling of microwave assisted extraction of antioxidants from turmeric using natural deep eutectic solvents
KHADİJA DOLDOLOVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimyaİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA BENER
- Doğal derin ötektik çözücüler ile kuşburnu meyve, çekirdek ve atığından biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyon ve mikroenkapsülasyonunun yanıt yüzey yöntemi ile optimizasyonu
Optimization by response surface method the extraction and microencapsulation of bioactive compounds from rosehip fruit, seed and waste with natural deep eutectic solvents
EMRAH KARAKAVUK
Doktora
Türkçe
2020
Gıda MühendisliğiMunzur ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY KAPLAN İNCE
PROF. DR. İHSAN GÜNGÖR ŞAT
- Orman kesim artıklarından Mikrodalga Ekstraksiyonu Yöntemi (MEY) ile Derin Ötektik Çözücüler (DÖÇ) kullanılarak elde edilen biyoaktif bileşenlerin karakterizasyonu
Characterisation of bioactive compounds obtained from forest trimmings by microwave assisted extraction (MAE) using Deep Eutectic Solvents (DES)
DİDEM VEREP
Doktora
Türkçe
2024
Ormancılık ve Orman MühendisliğiKastamonu ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ATEŞ
DOÇ. DR. EYYÜP KARAOĞUL
- Yeni nesil mikroekstraksiyon yöntemleri ile bazı eser türlerin ayrılması ve zenginleştirilmesinde yeni yaklaşımlar
New approaches to separation and preconcentration of trace species with various microextraction methods
ZELİHA ERBAŞ
- Tarımsal gıda atıklarından geleneksel ve yeşil çözücülerle antosiyanin pigment ekstraksiyonunun incelenmesi
Investigation of anthocyanin pigment extraction by conventional and green solvents from agricultural food wastes
ZEYNEP TEZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU