Bor endüstrisi atıksularından sıvı ekstraksiyonu yöntemi ile lityum kazanımı
Lithium recovery from boron industry-induced wastewaters by solvent extraction
Yazar: EMİN ENDER ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALİM ÖNCEL
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Metal ekstraksiyonları = Metal extractions ; Organolityum = Organolithium

Özet:
Borat ve sodyum bakımından zengin, bor endüstrisinden kaynaklı atıksulardan lityum ekstraksiyonu için Mextral EOL (β-diketone türevi) ve Cyanex 923 (4 farklı trialkil-fosfin oksit karışımı) içeren proses kontrollü ve kesikli olarak çalışan bir sinerjik solvent ekstraksiyonu (SSE) sistemi geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında regresyon modellerinin çıkarılması ve optimum koşulların saptanması amacıyla D-optimal deney planı oluşturulmuştur. Yürütülen deneyler neticesinde, tüm lityum ve sodyum ekstraksiyon çalışmaları için indirgenmiş kübik modeller seçilmiştir. Modellerin optimizasyonunda, sodyum ekstraksiyon verimi minimize edilirken lityum verimi ise maksimize edilmiştir. Her bir atıksuda, 3 farklı optimizasyon kriteri belirlenmiş ve sonucunda 3 farklı optimum alternatif oluşturulmuştur. Oluşturulan alternatifler geleneksel tasarım deneyleri ile doğrulanmış ve optimum lityum ekstraksiyonu için nihai seçenekler önerilmiştir. Geri ekstraksiyon çalışmalarında ise, su ve farklı konsantrasyonlarda HCl asit çözeltileri sıyırma ajanları olarak kullanılarak dağılım izotermleri saptanmıştır. Son olarak, sıyırma çözeltilerinden lityumun klorür tuzu, ayrımsal kristallendirme tekniği ile yaklaşık % 90 saflıkta kazanılmıştır. Sonuç olarak, Mextral EOL/Cyanex 923/Kerosene SSX sisteminin borat bakımından zengin atıksulardan lityum ekstraksyonunu maksimum, sodyum ekstraksiyonunu ise minimum seviyelerde tutmak için oluşturulmuş etkin bir metot olduğu kanıtlanmıştır.

Abstract:
A process-controlled synergistic solvent extraction (SSX) system consisting Mextral EOL (β-diketone derivative) and Cyanex 923 (mixture of four alkyl phosphine oxides) has been developed for the extraction of lithium from borate and sodium rich wastewaters induced by boron industry. In order to determine regression models and determine optimum conditions, a D-optimal experimental plan was created. Reduced cubic models were chosen for all lithium and sodium extraction studies. Three different optimization criteria were determined in each wastewater and three different optimum alternatives were established. These alternatives was subsequently verified by the data obtained from conventionally designed experiments. Hence, final alternatives have been proposed for optimum lithium extraction. In back-extraction studies, water and different concentrations of HCl acid solutions were used as scrubbing and stripping agents. Moreover, stripping distribution isotherms have been determined. Lastly, approximately 90 % purity of lithium chloride salts were recovered from the stripped solutions by fractional crystallization process. As a result, the Mextral EOL/Cyanex 923/Kerosene SSX system has been proven to be an effective method for maximizing lithium extraction from borate-rich wastewaters and for minimizing sodium extraction.