Üleksitin disodyum hidrojen fosfat çözeltilerinde çözünme kinetiği ve optimizasyonu
Dissolution of kinetics and optimization of ulexite mineral in disodium hydrogen phosphate solutions
Yazar: BETÜL ÖZGENÇ KAYA
Danışman: DOÇ. DR. SONER KUŞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, Bandırma Bor ve Asit Fabrikaları Eti Maden İşletmelerinden elde edilen üleksitin, disodyum hidrojen fosfat çözeltisindeki çözünme kinetiğinin ve optimizasyonun incelenmesidir.

Çalışmanın birinci aşamasında, üleksitin disodyum hidrojen fosfat çözeltisindeki çözünme kinetiği incelenmiştir. Üleksitin disodyum hidrojen fosfat çözeltilerinde çözünme hızının; sıcaklığın, karıştırma hızının ve konsantrasyonunun artması ile arttığı, tane boyutunun ve katı/sıvı oranının artması ile azaldığı tespit edilmiştir. Aktivasyon enerjisi 63,4 kJ/mol olarak bulunmuş, çözünmenin yüzeyden kimyasal kontrollü olduğu tespit edilmiştir.

Çalışmanın ikinci aşamasında, üleksitin disodyum hidrojen fosfat çözeltilerinde çözündürülmesinin optimizasyonu "faktöriyel deney tasarımı" kullanılarak incelenmiştir. Denemelerde katı/sıvı oranı, tane boyutu, Na2HPO4 çözeltisi konsantrasyonu, sıcaklık, reaksiyon süresi parametre olarak seçilmiştir. Bu aşamadan sonra karıştırma hızı ve tane boyutu sabit alınarak daha yüksek katı/sıvı oranında çalışmak için bir optimizasyon deney sistemi daha tasarlanmıştır. Yapılan denemelerde, katı/sıvı oranının, konsantrasyonun, reaksiyon süresinin üst seviyesinde ve sıcaklık değerinin alt seviyesinde en yüksek verim elde edilmiştir. Optimum şartlar; Katı/Sıvı Oranı 1/8, sıcaklık 65 °C, konsantrasyon 2 M ve zaman 4 saat (sa) olarak bulunmuştur. 2. derece model denemelerine ait değişkenlerin tamamı ve iç etkileşimler kullanılarak bütün paremetreleri içine alan, komple model elde edilmiştir.

Regresyon Modeli:

Ŷk.model = 80,45 + 11,31X1 + 5,70X2 – 1,10X3 – 7,29X4 – 11,27X12- 1,34X22 + 2,37X32 - 4,33X42 + 3,25 X1X2 –
7,45 X1X3 + 14,00 X1X4 + 4,30 X2X3 - 7,80X2X4 + 7,17X3X4

Abstract:
The aim of this study is to investigate the dissolution kinetics and optimization of ulexite provided from Bandirma Boron and Acid Production Plants Eti Mine Works.

In the first part of the study, it was studied the dissolution kinetics of ulexite in disodium hydrogen phosphate solutions. It was found that the dissolution rate increased by the increasing of the temperature, concentration and stirring speed and by the decreasing of the particle size and solid/liquid ratio. The activation energy of this solution was found as 63,4 kJ/mol. The leaching of ulexite was controlled by surface chemical reaction.

In the second part of the study, the optimization of dissolution of ulexite in disodium hydrogen phosphate was investigated by using factorial experimental design. In the experiments, solid-liquid ratio, particle size,  concentration of  disodium hydrogen phosphate, the reaction temperature  and reaction time were chosen as parameters. After this stage, also, an experiment system optimization was designed for studying at higher solid-liquid ratio while particle size and stirring rate were constant. The highest yield was obtained at the upper level values of the solid-liquid ratio, concentration, reaction time and at the lover level values of the temperature. Optimum paramaters were found as, 1/8 of solid-liquid ratio, 65 °C of temperature, 2 M of concentration and  4 hours for time. The model including the all parameters was obtained by using the variables of 2nd degree model experiments and internal interactions.

Regression Model:

Ŷk.model = 80,45 + 11,31X1 + 5,70X2 – 1,10X3 – 7,29X4 – 11,27X12- 1,34X22 + 2,37X32 - 4,33X42 + 3,25 X1X2 - 7,45 X1X3 + 14,00 X1X4 + 4,30 X2X3 - 7,80X2X4 + 7,17X3X4