Farklı ekstraksiyon yöntemleri ile organik asitlerin sulu çözeltiden ayrılması
Separation of organic acids from aqueous solution with different extraction methods
Yazar: AYŞE ZEYNEP GÜRLEVÜK
Danışman: DOÇ. DR. DİLEK ÖZMEN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada fermantasyon ile üretilen karboksilli asitlerden, asetik asit ve formik asitin sulu çözeltilerinden geri kazanılması için, sıvı-sıvı ekstraksiyonu ve reaktif ekstraksiyon yöntemleri uygulanmıştır. Çözücü olarak 2-oktanol, 2-oktanon, 4-metil-2-pentanol ve triasetin kullanılmıştır.  Reaktif ekstraksiyonda çözücülere tridodesilamin (TDA) eklenmiştir.
Literatürde, seçilen su-asit-çözücü sistemlerine ait veri bulunmamaktadır. Su-asit-çözücü sistemleri için sıvı-sıvı denge verileri, atmosferik basınç, 25°C sıcaklıkta incelenmiştir. 
Deneysel bağlantı doğrularının güvenilirliğini test etmek için Othmer-Tobias ve Hand korelasyonları kullanılmıştır. Ekstraksiyonda kullanılan çözücülerin ayırma etkinliğinin belirlenmesi için deneysel bağlantı doğrusu verileri kullanılarak, ayırma faktörü (S) ve dağılma katsayıları (Di) hesaplanmıştır. Elde edilen değerlerin karşılaştırılması sonucu, asetik asitin ekstraksiyonunda 2-oktanon'un daha etkin olduğu görülmüştür. Formik asitin ekstraksiyonunda ise diğer çözücülere göre 4-metil-2-pentanol daha etkindir.
Sıvı-sıvı denge verileri, NRTL ve UNIQUAC modelleri kullanılarak korele edilmiştir. Modellerden elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında iki model için de düşük RMSD değerleri elde edilmiştir. RMSD değerlerine bakıldığında, UNIQUAC modeli, NRTL modeline göre daha yakın tahminler vermiştir. 
Asetik ve formik asitin reaktif ekstraksiyon deneyleri için ilk olarak ekstraksiyon süresi belirlenmiş ve bu süreye göre deneyler yapılmıştır. Deneyler sonucunda dağılma katsayıları (D), yükleme faktörleri (Z) ve ekstraksiyon etkinliği (% E) hesaplanmıştır. Asetik ve formik asit için (2-oktanol-TDA) diğer çözücülere göre daha etkindir.
Sıvı-sıvı ekstraksiyon ve reaktif ekstraksiyon verilerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Sonuç olarak asetik ve formik asitin sulu çözeltilerinden geri kazanımında, reaktif ekstraksiyonun, sıvı-sıvı ekstraksiyona göre daha etkin olduğu görülmüştür. Dağılma katsayılarının büyük olması daha az çözücü kullanarak ayırma yapmayı sağladığı için tercih edilmektedir.  TDA kullanmak daha iyi ayırma sağlasada, kullanmadan önce çevresel ve ekonomik değerlendirmeler yapılmalıdır.

Haziran 2019, 141 sayfa.
Anahtar kelimeler: Sıvı-sıvı denge verileri, Reaktif ekstraksiyon, Asetik asit, Formik asit, NRTL, UNIQUAC

Abstract:
In this study, liquid-liquid extraction and reactive extraction methods were used to recover acetic acid and formic acid from carboxylic acids produced by fermentation. 2-Octanol, 2-octanone, 4-methyl-2-pentanol and triacetin were used as solvents. Tridodecylamine (TDA) was added to the solvents in the reactive extraction.
No data were obtained in the literature for the systems studied. Liquid-liquid equilibrium data of water-acid-solvent stystems were investigated at 25 °C and atmospheric pressure.
Othmer-Tobias and Hand correlations were used to test the reliability of experimental tie line data. Separation factor (S) and distribution coefficients (Di) were calculated using experimental tie line data to determine the separation efficiency of the solvents used in the extraction. As a result of the comparison of the values obtained, 2-octanone was found to be more effective in the extraction of acetic acid. In the extraction of formic acid, 4-methyl-2-pentanol is more effective than other solvents.
Liquid-liquid equilibrium data were correlated using the NRTL and UNIQUAC models. When the results obtained from the models were compared, low error values were obtained for both models by RMSD method. When the RMSD values are considered, UNIQUAC model has obtained closer estimates than NRTL model. 
Reactive extraction data for acetic acid and formic acid were determined. Firstly, optimum time was determined for the reactive extraction of acetic and formic acids. As a result of the experiments, distribution coefficients (D), loading factors (Z) and extraction efficiency (% E) were calculated.  For acetic acid and formic acid, (2-octanol-TDA) is more effective than other solvents.
Liquid-liquid extraction and reactive extraction data were compared. As a result, reactive extraction of acetic acid and formic acid from aqueous solution of acids was found to be more efficient than liquid-liquid extraction. The large distribution coefficients are preferred since they allow separation using less solvent. Although TDA provides better separation, environmental and economic considerations should be made before use.

June 2019, 141 pages.
Keywords:  Liquid-liquid equilibrium, Reactive extraction, Acetic acid, Formic acid, NRTL, UNIQUAC