Fosfojipsin sürdürülebilir yönetimi için potasyum sülfat ve kalsiyum fosfit gübreleri üretim prosesinin geliştirilmesi ve optimizasyonu
Development and optimization of potassium sulphate and calcium phosphite fertilizers production process for sustainable management of phosphogypsum
- Tez No: 935802
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SUNA ERTUNÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Üniversite-sanayi iş birliğine yönelik yürütülen bu doktora tezi çalışmasında fosfojipsin (PG) saflaştırılmasında Na2EDTA'nın kullanılması, saflaştırılmış PG'den potasyum sülfat (K2SO4) gübresinin üretilmesi ve bu üretimde yan ürün olarak ortaya çıkan portlanditten elde edilen kalsiyum fosfit gübresinin elde edilmesiyle ilgili proseslerin geliştirilmesi ve optimizasyonu çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında yanıt yüzeyi yöntemiyle elde edilen sonuçlara göre Pb, Ni, Mn ve Cr giderimleri için ikinci dereceden regresyon modellerinin korelasyon katsayıları (R2) sırasıyla 0.8975, 0.9537, 0.9818 ve 0.9453 olarak belirlenmiştir. R2 değerlerinin 1'e yakın olması deneysel verilerin model sonuçlarıyla uyumlu olduğu göstermiştir. Na2EDTA konsantrasyonu 0.055 M, sıvı/katı oranı 20.0 g/ml, temas süresi 157 dakika olarak belirlenen optimum koşullarda Pb, Ni, Mn ve Cr giderimleri sırasıyla %46.65, %42.31, %67.02 ve %77.9 olarak elde edilmiştir. Ayrıca şelatlama ajanı olarak kullanılan Na2EDTA'nın tekrar kullanılabilirliğine yönelik çöktürme yolu ile %53.4 geri kazanımı sağlanmıştır. K2SO4 gübresi üretimi PG ve KOH'ın stokiyometrik oranında, 25 °C'de, 170 rpm karıştırma hızında, hacimce %1.5 H2SO4 ilavesinde, 100 ml'lik reaksiyon hacminde ve reaksiyon süresinin 90 dakika olduğu optimum tepkime koşullarında gerçekleştirilmiştir. En uygun koşullarda üretilen potasyum sülfatın %40.36 potasyum ve %17.96 kükürt içerdiği belirlenmiştir. Ayrıca uygun değer koşullarda Na2EDTA ile saflaştırılmış fosfojipsten elde edilen potasyum sülfatın saflığı %97.7 ve reaksiyon verimi %83 olarak elde edilmiştir. Portlanditin sulu çözeltilerinin fosfonik asit ile kalsiyum fosfite dönüşüm tepkimesi portlanditin farklı konsantrasyonlarında ve farklı reaksiyon hacimlerinde gerçekleştirilmiştir. Kalsiyum fosfitin üretimi portlanditin ve fosfonik asitin stokiyometrik oranında, 80 ml reaksiyon hacminde, 25 oC sıcaklıkta, 170 rpm karıştırma hızında ve reaksiyon süresinin 60 dakika olduğu optimum reaksiyon koşullarında elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, development and optimizations were done for using Na2EDTA in purification of phosphogypsum. The production of PG as industrial potassium sulphate fertilizer and production of calcium phosphite liquid fertilizer by using portlandite was studied. According to the results obtained correlation coefficients (R2) of the second-order regression models for Pb, Ni, Mn and Cr removals were determined as 0.8975, 0.9537, 0.9818 and 0.9453, respectively. Since R2 values are high, it was determined that the experimental data were compatible with the model results. Under optimum conditions of Na2EDTA concentration of 0.055 M, liquid/solid ratio of 20.0 ml/g and contact time of 157 min, Pb, Ni, Mn and Cr removals were obtained as 46.65%, 42.31%, 67.02% and 77.9%, respectively. In addition, 53.4% recovery of Na2EDTA, used as a chelating agent, was achieved through precipitation for its reusability. Optimum reaction conditions for potassium sulfate fertilizer production from phosphogypsum were obtained using a stoichiometric ratio of PG and KOH with the addition of 1.5% H2SO4 (v/v) in a reaction volume of 100 ml with stirring speed of 170 rpm for 90 min at 25 °C. It was determined that potassium sulfate produced under optimal conditions contained 40.36% potassium and 19.37% sulfur. In addition, the purity of potassium sulfate obtained from phosphogypsum purified with Na2EDTA under optimum conditions was obtained as 97.7% and the reaction efficiency was 83%. The conversion reaction of aqueous solutions of portlandite with phosphonic acid to calcium phosphite was carried out in different portlandite concentrations and different reaction solutions. The optimum reaction conditions obtained with a stoichiometric ratio in 80 ml reaction volume at a stirring speed of 170 rpm for 60 min at 25 oC.
Benzer Tezler
- Fosfojipsten amonyum sülfat ve hidroksiapatit üretim prosesi geliştirilmesi ve optimizasyonu
Development and optimization of ammonium sulfate and hydroxyapatite production process from phoshogypsum
CEMRE AVŞAR
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUNA ERTUNÇ
- Fosfojipsin çeşitli çimentoların hidrasyonuna etkisi
The Effect of phosphogypsum on the hydration of various cements
EMİN ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Kimya MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİS ÖLMEZ
- Borojips ve fosfojipsin çimonto sanayiinde kullanılması
The use of borogypsum and phosphogypsum in cement industrıal
GÜRBÜZ KELEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUHTAR KOCAKERİM
- Endüstriyel atık olarak açığa çıkan fosfojipslerin inşaat mühendisliğinde yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of usability of phosphogypsum in civil engineering as a structural material which fall into place as a industrial waste
HİLAL İSMAİLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik BilimleriGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF DEMİREL