Sulu çözeltilerden hollow fiber membranlar ile metal kazanımı
Recovering metal from aqueous solutions by hollow fiber membrane
Yazar: KÜRŞAD OĞUZ OSKAY
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KUL
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Endüstriyel atık su = Industrial waste water ; Metal ekstraksiyonları = Metal extractions

Özet:
Günümüz koşullarında metal kullanımının artması ve kullanılacak metallerin doğada beklentileri karşılayamayacak seviyelere düşmesi sonucu bu metallerin ikincil kaynaklardan kazanılması için prosesler geliştirilmesi bir gereksinim haline gelmiştir. Bu proseslerden solvent ekstraksiyon, ağır metal içeren çözeltilerin içerisinden metallerin kazanılarak, atıkların ise çevreye zararsız hale getirilmesine bunun yanında kazanılan metallerinde geri dönüşümü yapılarak ekonomiye geri kazandırılmasını sağlayan yöntemler arasında gelmektedir. Hollow fiber membranlar ile yapılan çalışmalar doğrultusunda geleneksel solvent ekstraksiyon yöntemlerinde karşılaşılan solvent kaybı, faz ayrımı, emülsiyon oluşumu gibi geleneksel yöntemlerde rastlanan sıkıntılar büyük ölçüde giderilmiştir. Bu nedenlerden dolayı hollow fiber membranlar klasik solvent ekstraksiyon yöntemlerinden üstün özellikleri nedeniyle gelecekte klasik solvent ekstraksiyon yöntemlerinin yerini alabilecektir.
Bu çalışmada, elektro kaplama yıkama banyolarında atık olarak açığa çıkan sulardan bakırın geri kazanılması ve ayrıca bu atık suyun bakırdan arıtılması araştırılmıştır. Bu amaç için seçilen yöntem non dispersive solvent ekstraksiyon yöntemidir. Bu yöntemde iki adet hollow fiber membran kullanılacak membranlardan birinde ekstraksiyon işlemi, diğerinde ise sıyırma işlemi yapılmıştır. Organik faz olarak ticari gazyağında seyreltilmiş LIX84-I seçilmiştir. Sıyırma çözeltisi olarak da seyreltik H2SO4 kullanılmıştır. Optimize edilen parametreler reaktif ve sülfürük asit derişimi, besleme, sıyırma ve organik fazlarının hacimsel oranları ve bu fazların membrana beslenme debileri ve zaman olarak seçilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında cevap yüzey yöntemlerinden merkezi kompozit dizayn seçilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda elde edilen regresyon denklemi MINITAB programı yardımıyla çözülerek ve cevap yüzey grafikleri analiz edilerek optimum koşullar şu şekilde belirlenmiştir: (H2SO4 derişimi:227g/L, reaktif derişimi:%15 (v/v), debi:450ml/dk. B/S oranı:1,22) yapılan deneysel çalışmalar sonucunda sıyırma verimi %95,88 olarak, modelden elde edilen sıyırma verimi ise %97,75 olarak bulunmuştur. Böylece modelin deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüştür.  Bu çalışmalar sonunda elektrokaplama yıkama banyosu atık suyu arıtılmış olup, bakır elektro kaplama endüstrisinde kullanılabilir hammadde olan CuSO4 üretilmiştir. Bu sistem düşük tenörlü bakır cevherlerinde hidrometalurjik yöntemlerle bakır üretimi için de bir ön çalışma niteliği taşıyacaktır.

Abstract:
The growing demand on metals and the shortage in the resources of these metals in the nature encourages the researchers to investigate new processes for the extraction of these metals from the secondary sources. Solvent extraction is one of these processes, which provides removal efficient toxic heavy metals from industrial effluents to environmentally acceptable levels. Besides, recovered metal utilizes by recycle with this process. Non-dispersive solvent extraction based on the hollow fiber membranes was solved many of the problems associated with conventional solvent extraction including solvent loss, phase separation and emulsion formation in solvent extraction process.
The aim of this research is to recover copper from industrial wastewater, also to do the treatment of the copper from the wastewater. The method which has chosen for this purpose is a non-dispersive solvent extraction. In this method two hollow fiber membranes were used. One of them was for extraction and the other was for stripping. An amount of diluted LIX-84-I in commercial kerosene will be used for organic phase. The stripping phase was prepared by diluting H2SO4. The parameters which were optimized are the extractant and H2SO4 concentration and the volumetric ratios and flow rates of organic, feed and stripping phases. By solving the regression equation by MINITAB and also by analyzing the response surface contour plots, the optimal stripping effiency were determined: (H2SO4 derişimi:227g/L, reaktif derişimi:%15 (v/v), debi:450ml/dk. B/S oranı:1,22) Under the above conditions, the experimental value of stripping effiency was %95,88 which is in close agreement with the value %97,75 predicted by the model. At the end of the process the wastewater was treated and the raw material (CuSO4) was produced which can be used in the electroplating industry again. This process may be used for production of copper from low grade copper ore.