Atık üleksit ile SO2 tutulmasının optimizasyon ve kinetiğinin incelenmesi
Dissolution of optimization and kinetics of sulphur dioxide capture by waste ulexite
Yazar: ÖZLEM KARAGÖZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇOPUR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Fosil yakıtlar = Fossil fuels ; Üleksit = Ulexite

Özet:
Bu çalışmada fosil yakıtların yanması sonucu oluşan SO2 nin atık uleksit ile tutulmasının optimizasyonu ve kinetiği incelenmiştir. SO2 nin bor minerallerinde ki kalsiyumla CaSO3 olarak katı bakiyede tutulabileceği anlaşılmıştır. Optimizasyon çalışmalarında değerlendirilemeyen -3mm elek altı üleksit cevheri (%25 B2O3 tenörlü) ile SO2 nin tutulmasının optimum şartlarının belirlenebilmesi için Taguchi metodu kullanılmıştır. Seçilen parametreler ve aralıkları sıcaklık 20-600C, katı-sıvı oranı 0.4-0.6 g/mL, tane boyutu 600-125 µm, zaman 10-15dk, pH 5.5-7.5, karıştırma hızı 400-800 dev/dk olarak belirlenmiştir. SO2 tutulmasını etkileyen en önemli parametrelerin sıcaklık ve pH olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre optimum şartlar 333 K, -250 µm, 400 dev/dak, 0.45 g/mL, 6 pH ve 15 dakikadır. Bu şartlarda çözünen B2O3 %86, tutulan SO2 75.20 L/kg atık uleksittir. Kinetik çalışmalarda SO2 gazı ile elde edilen veriler reaksiyon hızının yalancı homojen birinci mertebe hız kinetiğine uyduğunu göstermiştir.Diğer taraftan deneysel değerlerle bu modellerin uygunluğu test edilmiştir. Bu amaçla B2O3 ve Na2O için modelden hesaplanan değerler aynı şartlarda deneysel olarak bulunan değerlere karşı grafik edilmiş ve belirleme katsayısı sırasıyla 0,987 ve 0,99 olan bu modellerin oldukça güvenilir olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, optimization and kinetics dissolution of waste uleksite in waters saturated with SO2, resulting from the combustion of fossil fuels, have been investigated. It has been found that SO2 will be able to be held with calcium in ore as CaSO3. In optimization studies, optimum conditions of dissolution of B2O3 in waste ulexite have been determined by Taguchi Method. optimization of dissolution of concentrated colemanite in waters saturated with sulphur dioxide is investigated by using Taguchi method. In this study the chosen parameters, and ranges are; temperature ( 293-333 K ), solid to liquid ratio (0.4-0.6 g/mL), stirring speed (400-800 rpm) ,particle size(600-125µm), time (10-15 min) and pH5.5-7.5. It has been found that the most effected parameters on dissolution of ulexite are temperature and pH. In the studies with SO2 under atmospheric pressure, optimum conditions have been found as 333 K, -250 µm, 400 rpm, 0.45 g/mL, 6 pH and 15 minutes. 86% of B2O3 has been dissolved and 75.20 L SO2/kg waste ulexite has been held under these conditions. In kinetical studies, data obtained for SO2 has showed that reaction rates fitted to pseudo-first order kinetics. Mathematical model found in the studies carried out with sulfur diokxide gas under atmospherical pressure is follows, respectively.On the other hand suitability of these models of experimental data were tested by graphical and statistical methods. For this purpose, B2O3 and Na2O values calculated from the modesl were graph against the experimental data and the coefficient of determination were found 0.987 and 0.99. And it was found that the following models for two different concentration levels were best fitted to the experimental data.