Atık Floresan Lambalardan Nadir Toprak Elementlerinin Ekstraksiyonu
Extraction of Rare Earth Elements from Waste Fluorescent Lamps
Yazar: AYKUT GÜNCAN
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN CİVELEKOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tez çalışması kapsamında ömrü tükenmiş olan floresan lambalarda, cıvadan sonra en önemli bileşenler olan nadir toprak elementlerinin ekstraksiyonuna yönelik prosesler uygulanmıştır. Kaynak materyal olan floresan lambalar, Isparta il merkezi başta olmak üzere, komşu ilçeler ve Süleyman Demirel Üniversitesi Yerleşkelerinden temin edilmiştir. Çalışma kapsamında farklı yapısal formlarda bulunan beş farklı nadir toprak elementi (NTE) seçilmiştir. Seçilen elementler itriyum (Y), lantan (La), seryum (Ce), terbiyum (Tb) ve evropiyumdur (Eu). Çalışma kapsamında iki aşamalı ekstraksiyon prosedürü uygulanmıştır. Her iki aşama da 23 faktöriyel dizayn esasına göre tasarlanmıştır. İlk aşama ekstraksiyon prosesinde amonyum sülfat tabanlı ekstraksiyon çözeltisi hazırlanmıştır. Bu aşamada kullanılan üç değişken, Katı/Sıvı (K/S) oranı, sıcaklık ve amonyum sülfat konsantrasyonudur. Birinci aşama ekstraksiyon sonucuna göre en yüksek verimle çözeltiye alınan element % 3.17 ile Eu elementi olmuştur. Birinci aşama ekstraksiyon sonucunda elde edilen fosfor tozu çamuru kullanılarak, ikinci aşama ekstraksiyon prosesi gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada sülfürik asit konsantrasyonu, sıcaklık ve sodyum hipoklorit/sülfürik asit oranı üç farklı değişken parametre olarak kullanılmıştır. İkinci aşama ekstraksiyon prosesi ile en iyi verimle çözeltiye alınan nadir toprak elementi ise % 6.274 ile seryum (Ce) olmuştur. Her iki aşama ekstraksiyon prosesinde de değişken faktörlerin verime olan etkileri ANOVA yöntemi ile belirlenmiştir. Ardışık olarak uygulanan her iki proseste de ekstraksiyon verimleri düşük bulunmuştur. Buna göre nadir toprak elementlerinin floresan lambalardan ekstraksiyonu çalışmalarında aynı fosfat grubunda ya da aynı oksit grubunda yer alan elementlerin seçilmesinin uygun olacağı düşünülmektedir. Yapı itibari ile birbirinden farklılıkları bulunan nadir toprak elementlerinin her biri farklı kimyasallara tepki vermektedir. Bu özelliklerinden dolayı ileride gerçekleştirilecek çalışmalarda seçilen elementler için spesifik ekstraksiyon çözeltilerinin hazırlanması, ekstraksiyon verimini artırıcı bir etken olabilir.

Abstract:
In this thesis, the extractions of rare earth elements those are the most important component after mercury, from waste fluorescent lamps have been studied. The source materials were obtained from Isparta city, surrounding places and Suleyman Demirel University Campus. Five different rare-earth elements (REE) with in different structural forms such as yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), terbium (Tb), and europium (Eu) were selected. Two stage extraction procedures were applied. Both stages were designed according to the 23 factorial design. The first step ammonium sulfate-based extraction process extraction solution was prepared. Three variables used as the (Solid/Liquid (S/L) ratio, temperature and concentration of ammonium sulfate. After the first stage, europium (Eu) (3.17 %) was found to be the best extracted element. Using the phosphor powder sludge that obtained from first stage extraction, the second step extraction process was performed. In the second stage, sulfuric acid concentration, temperature and sodium hypochlorite/sulfuric acid ratio were used as three variables. As a result of the second stage of extraction, cerium (Ce) (% 6.274) was found to be the best extracted element. For each extraction process, ANOVA method was used in order to determine the effect of variable factors. The overall yield of sequenced extraction processes was found to be poor. It was considered that the selection of the same group of elements might caused to be increased the extraction of rare earth elements from waste fluorescent lamps. Each of rare earth elements, which present in different structure may reacts to different chemicals. Therefore, the preparation of specific extraction solutions for selected rare earth elements may be a factor to increase the process efficiency in the further studies.