Boraks ürünlerinin üretiminde farklı flokülantların kullanımının incelenmesi
Examination of the use of different flocculants in the production of borax products
Yazar: SİNEM ERDEMİR GURAN
Danışman: PROF. DR. FATİH AKKURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Boraks ürünleri üretim prosesinin flokülasyon aşamasında yurt dışından temin edilen flokülantlar kullanılmaktadır. Proseste flokülantların tüketim miktarı oldukça fazladır. Dolayısıyla bu durum bizi dışa bağımlı hale getirmektedir. Bu sebeple ülkemizde yerli flokülant üretimi önem arz etmektedir. Bu ihtiyaca yönelik, proseste farklı flokülantların kullanımı iki farklı deneysel çalışma ile incelenmiş proses için uygun flokülant özellikleri ve laboratuvar ortamında sentez sonrası flokülant ile deneysel çalışma koşulları belirlenmiştir. Birinci aşamadaki deneyler için flokülant ilavesi öncesi prosesten süspansiyon numuneleri temin edilmiştir. İkinci aşamadaki deneyler için tüvenan tinkal cevheri temin edilmiştir. İlk olarak numunelerin yüzey yükü ölçümleri gerçekleştirilmiş olup minerolojik ve kimyasal analizleri yapılmıştır. Sonrasında sıvı ve katı numuneler hazırlanarak proses koşullarını sağlayacak şekilde flokülasyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerde farklı özelliklere sahip anyonik, katyonik, non-iyonik flokülantlar kullanılmıştır. İki aşamalı deney sonuçları, flokülasyon sonrası elde edilen çökelme hızı ve üst akım bulanıklık verilerine göre değerlendirilmiştir. Deneyler kapsamında; flokülant tipi, dozajı, yük yoğunluğu, molekül ağırlığı, süspansiyon karışma hızı ve süresi, karıştırıcı seviyesi, süspansiyon katı yoğunluğu gibi parametrelerin flokülasyona etkisi incelenmiştir. Flokülasyon deneylerinde laboratuvarda gerçekleşen flokülasyon deneylerinde 800 ml'lik süspansiyonlar için farklı dozajlarda flokülant ilavesi gerçekleştirilmiş olup, en iyi bulanıklık ve çökelme hızı verileri yüksek molekül ağırlığına ve düşük yük yoğunluğuna sahip anyonik flokülant (AN 905 VHM) ile optimum flokülant dozajında (2 mg/L) elde edilmiştir. Flokülasyonda süspansiyonun optimum karıştırma hızı 150 rpm, optimum karışma süresi ise 1 dakika olarak belirlenmiştir. Flokülant besleme metodu etkisini görmek amacıyla karıştırıcı seviyesi üç farklı seviyede olacak şekilde deneyler yapılmış olup 1.Seviye'de en iyi bulanıklık ve çökelme hızı verileri elde edilmiştir. Katı yoğunluğunun etkisini görmek amacıyla hazırlanan süspansiyonlar ile gerçekleştirilen flokülasyon deneylerinde, süspansiyon katı yoğunluğu arttıkça optimum flokülant dozajı miktarında artış görülmüştür. Katı yoğunluğu %10 ve %13 iken optimum flokülant dozajı 2 mg/L, katı yoğunluğu %17 ve %19 olduğunda ise 3 mg/L olarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda proses için uygun flokülant özellikleri ve proses için flokülant sentezlenmesi halinde bu flokülant ile laboratuvar ortamında çalışma koşulları belirlenmiştir.

Abstract:
Flocculants supplied from abroad are used in the flocculation stage of the production process of borax products. The consumption amount of flocculants in the process is quite high. Therefore, this situation makes us dependent on foreign countries. Therefore, domestic flocculant production is important in our country. In order to address this need, the use of different flocculants in the process was investigated with two different experimental studies and the appropriate flocculant properties for the process and the experimental working conditions with the flocculant after synthesis in the laboratory environment were determined. For the first stage experiments, suspension samples were obtained from the process before flocculant addition. For the second stage experiments, raw tincal ore was obtained. Firstly, surface charge measurements of the samples were performed and mineralogical and chemical analyses were carried out. Afterwards, liquid and solid samples were prepared and flocculation experiments were carried out to ensure the process conditions. Anionic, cationic and non-ionic flocculants with different properties were used in the experiments. The results of the two-stage experiment were evaluated according to the sedimentation rate and upstream turbidity data obtained after flocculation. Within the scope of the experiments; the effect of parameters such as flocculant type, dosage, load density, moleculer weight, suspension mixing speed and time, agitator level, suspension solid density on flocculation was investigated. In the flocculation experiments carried out in the laboratory, different dosages of flocculants were added for 800 ml suspensions and the best turbidity and settling velocity data were obtained at the optimum flocculant dosage (2 mg/L) with anionic flocculant (AN 905 VHM) with high molecular weight and low charge density. The optimum mixing speed of the flocculation suspension was determined as 150 rpm and the optimum mixing time was determined as 1 minute. In order to see the effect of flocculant feeding method, experiments were carried out with three different levels of agitator level and the best turbidity and settling velocity data were obtained at Level 1. In the flocculation experiments carried out with the suspensions prepared to see the effect of solid density, an increase in the optimum flocculant dosage amount was observed as the suspension solid density increased. The optimum flocculant dosage was determined as 2 mg/L when the solid density was 10% and 13%, and 3 mg/L when the solid density was 17% and 19%. As a result of the studies, suitable flocculant properties for the process and the working conditions in the laboratory environment with this flocculant were determined if the flocculant is synthesized for the process.