Propiyonik asitin iyonik sıvılarla reaktif ekstraksiyonu ve deneysel tasarımı
Reactive extraction of propionic acid with ionic liquids and experimental design
Yazar: EMİNE AYAN
Danışman: PROF. DR. SÜHEYLA ÇEHRELİ
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:
Gıda, kozmetik, ilaç ve polimer endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan karboksilik asitlerden biri olan propiyonik asit değerli bir ticari üründür. Bu denli yaygın kullanımı propiyonik asitin sulu çözeltilerden ve endüstriyel atık sulardan geri kazanımı gerekliliğini kaçınılmaz kılmıştır.
Propiyonik asitin seyreltik sulu çözeltilerinden ayrılmasında farklı ayırma yöntemleri kullanılmakla birlikte reaktif ekstraksiyon da alternatif bir yöntem olarak geniş bir uygulama alanı bulmuştur.
Bu çalışmada, propiyonik asitin sulu çözeltilerinden reaktif ekstraksiyonu incelenmiştir. 1-hekzil-3-metil imidazolyum hekzaflorofosfat ([HMIM][PF6]) ve 1-hekzil-3-metil imidazolyum bis(triflorometilsülfonil)imid ([HMIM][Tf2N] iyonik sıvıları seyreltici, tributil fosfat (TBP) ise reaktan olarak kullanılmıştır. Farklı başlangıç asit konsantrasyonu (ağırlıkça %5, %7,5 ve %10), farklı başlangıç TBP konsantrasyonu (0; 1; 1,5; 2 ve 3 mol/L) ve su/organik faz oranının (0,5, 1 ve 1,5) ayırma etkinliği üzerine etkisi deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar değerlendirildiğinde başlangıç asit konsantrasyonun reaktif ekstraksiyon etkinliği üzerinde etkin bir parametre olmadığı sonucuna varılmıştır. Su/organik faz oranının artmasıyla birlikte dağılma katsayısı (d), yükleme (Z) ve ekstraksiyon etkinliği (%E) değerlerinin azaldığı gözlenmiştir. Başlangıç TBP konsantrasyonunun artmasıyla birlikte dağılma katsayısı (d) ve ekstraksiyon etkinliği (%E) değerleri artarken, yükleme (Z) değeri azalmaktadır.
Reaktif ekstraksiyon sistemini optimize etmek amacıyla Merkezi Kompozit ve Box-Behnken Tasarım yöntemleri uygulanmıştır. Model denklemlerden her iki iyonik sıvı içinde başlangıç TBP konsantrasyonun (X2) ekstraksiyon etkinliği üzerinde en etkili parametre olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Propionic acid, one of the widely used carboxylic acids in food, cosmetic, pharmaceutical and polymer industries, is a valuable commercial product. Such a common use, the recovery of propionic acid from aqueous solutions and industrial waste waters had made inevitable.
Among many different methods reactive extraction is used to be alternative technique to the recovery of propionic acid from its aqueous solutions. In this study, reactive extraction of propionic acid from aqueous solutions was investigated. 1-Hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([HMIM][PF6]) and 1-Hexyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl)imide ([HMIM][Tf2N]) were used as diluents, tributyl phosphate (TBP) was used as a reactant. The effect of different initial acid concentration (5%, 7.5%, and 10% w/w), initial TBP concentration (0; 1; 1.5; 2; and 3 mol / L), and water/organic phase ratio (0.5; 1; and 1.5) on the separation efficiency was determined experimentally. From the experimental results, it was concluded that the initial acid concentration was not a significant parameter on the extraction efficiency. As the water / organic phase ratio increased, distribution coefficient (d), loading (Z) and extraction efficiency (%E) values decreased. As the concentration of TBP increased in the ionic liquid, the distribution coefficient (d) and the extraction efficiency (% E) values increase, while the loading value (Z) decreased.

Central Composite and Box-Behnken Design methods were applied to optimize the reactive extraction systems. It was determined from the model equations that the most effective parameter on the extraction efficiency was initial TBP concentration (X2) for each ionic liquids.