Butirik asidin sulu ortamlardan ayrılmasının incelenmesi
Investigation of the separation of butyric acid from aqueous media
Yazar: MELİSA DEMİREL
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET BİLGİN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Ayırma = Separation ; Butirik asit = Butyric acid

Özet:
Butirik asit endüstride çok kullanılan karboksilli asitlerden biridir. Biyoteknolojik olarak üretimi genellikle fermantasyon ile olmaktadır. Sürekli bir fermantasyon prosesinde üretim veriminin artırılması ancak ürün olarak elde edilen butirik asidin ortamdan sürekli bir şekilde uzaklaştırılması ile mümkündür. Yine birçok endüstriyel proseste kullanılan butirik asidin atık sulardan uzaklaştırılması gerekmektedir.Bu çalışmanın amacı, butirik asidin sulu ortamlardan ayrılmasının incelenmesidir. Bu amaçla sıvı-sıvı ekstraksiyonu, reaktif ekstraksiyon ve adsorbsiyon yöntemleri irdelenmiştir.Çalışmada önce su ? butirik asit ? çözücü (oktanol, etil butirat, etil valerat, etil nonanoat, asetofenon ve dietil malonat) üçlü sistemlerine ait 298.15 K'deki çözünürlük eğrileri ve bağlantı doğruları deneysel olarak tespit edilmiştir. Butirik asidin sulu ve organik fazlar arasındaki dağılma katsayıları, ayırma faktörleri ve seçicilik değerleri hesaplanmıştır. Bağlantı doğrularına Othmer-Tobias korelasyonu uygulanarak deneysel verilerin güvenilirliği test edilmiştir.İkinci aşamada ekstraksiyon etkinliğini artırmak amacıyla ekstraktan olarak; aminli bir bileşik olan tributil amin ve fosfatlı bir bileşik olan tributil fosfatın yukarıda adı geçen organik çözücüler içindeki (0.25-1.2 mol/L) konsantrasyonlarındaki çözeltileri kullanılarak reaktif ekstraksiyon yöntemi incelenmiştir. Organik fazdaki ekstraktan konsantrasyonuna bağlı olarak dağılma katsayıları ve yükleme değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar saf çözücülerle yapılan ekstraksiyonla karşılaştırılmıştır.Son aşamada ise adsorsiyon denemeleri yapılmıştır. Bu denemelerde adsorban olarak aktif karbon, iyon değiştirici olarak ise kuvvetli bazik bir iyon değiştirici reçine olan Amberlit IRA900-Cl kullanılarak farklı adsorban konsantrasyonlarının adsorpsiyona etkisi incelenmiş ve Langmuir ve Freundlich izotermleri hesaplanmıştır.Sonuç olarak; çözücü ekstraksiyonu yönteminde en iyi sonuçlar oktanolün kullanılması durumunda elde edilmiştir. Reaktif ekstraksiyonda ise çözücü ekstraksiyonuna göre daha iyi sonuçlar elde edilmiş ve en iyi sonuç oktanol+tributil amin karışımı ile bulunmuştur. Adsorbsiyon yönteminde ise aktif karbon Amberlit IRA900-Cl'ye göre daha iyi sonuçlar vermekle birlikte diğer iki yönteme göre daha az etkili bir yöntemdir.

Abstract:
Butyric acid is one of the most consumed carboxylic acid in chemical industry. The biotechnological production of butyric acid is generally performed by fermentation. High yields in a continious fermentation proccess can only be achieved when the produced butyric acid is removed from the fermentation media continously. Also at the end of many chemical processes, the butyric acid found in waste water needs to be removed.The aim of this study is to investigate of the separation of butyric acid from aqueous solution. For this purpose, liquid extraction, reactive extraction and adsorption methods were examined.The liquid-liquid equilibirum data for water ? butyric acid ? solvent (octanol, ethyl butyrate, ethyl valerate, ethyl nonanoate, acetophenone, and diethyl malonate) ternary systems were determined experimentally at 298.15 K. Distribution coefficients of butyric acid between aqueous and organic phases, separation factors and selectivities were calculated. The tie-lines were tested through Othmer-Tobias correlation.In order to increase the extraction performance, tributyl amine and tributyl phosphate were used as extractants by dissolving in mentioned solvents in the range of 0.25-1.2 mol/L. The distribution coefficients and loading factors were calculated along the extractant concentrations in organic phase. The results were compared with those yield from single solvent extraction.Furthermore, adsorbtion experiments were carried out by using activated carbon and Amberlit IRA900-Cl, which is a strong basic ion exchanger. The effect of various adsorbent concentrations on adsorbtion process were investigated, and the Langmuir and Freundlich isotherms were calculated.The best results in solvent extraction method were obtained by using octanol as solvent. More happy results were attained by the reactive extraction method, especially by using (octanol+tributyl amine) mixture as extractant. In the adsorbtion method, activated carbon gave better results than Amberlite IRA900-Cl.