Flokülasyonla çöktürme yöntemi ile borik asit süspansiyonunun süzülmesi
Filtration of boric acid suspension by flocculation method
Yazar: ALİ DOĞAN
Danışman: PROF. DR. MURAT İSMET EROL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Espey ve Hisarcık (25-100 mm) öğütülmüş kolemanitleri ile elde edilen borik asit süspansiyonlarının (su ve sülfürik asit kullanılarak) yüksek molekül ağırlıklı anyonik, katyonik ve noniyonik flokülantlar (polielektrolitler) ile flokülasyonu ve filtrasyonu incelenmiştir. Çalışmanın birinci kısmında, flokülasyon işlemi için uygun karıştırma hızını ve süresini belirlemek için serbest çöktürme işlemi yapılmıştır. İlk olarak hisarcık kolemaniti ile hazırlanan ağırlıkça % 13 derişimde borik asit süspansiyonununa, ağırlıkça % 0,2 derişimde 5 ml noniyonik polielektrolit ilave edilmiştir. Daha sonra süspansiyona 300, 200, 150 ve 100 rpm hızlarında 1,2 ve 3 dk sürelerinde karıştırma işlemi uygulanmış ve serbest çöktürme işlemi yapılmıştır. Serbest çöktürme işleminde çökelme miktarları incelenmiş ve uygun karıştırma hızı ve süresi 150 rpm ve 2 dk olarak bulunmuştur. 
Çalışmanın ikinci kısmında; birinci kısımda belirlenen flokülasyon parametrelerinde, ağırlıkça % 0,2 derişimli 1-10 ml anyonik, katyonik ve noniyonik polielektrolitler, Espey ve Hisarcık (25-100 mm) öğütülmüş kolemanitleri ile elde edilen Borik Asit süspansiyonlarına eklenerek flokülasyon işlemi gerçekleştirilmiş, filtreleme süresi ve filtratın bulanıklık değerleri incelenmiştir. Flokülasyon çalışmalarının sonucunda elde edilen bulanıklık sonuçlarına göre matematiksel modelleme yapılmıştır. Modelleme için D-optimal tasarım kullanılmış, flokülant cinsi ve flokülant miktarı bağımsız değişkenler olarak belirlenmiştir. Bu bağımsız değişkenlerin, filtrat bulanıklığı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Optimizasyon çalışmasında sistemi karakterize eden yanıt fonksiyonu, optimizasyon probleminin çözümünü karakterize eden pareto bölgeler yardımı ile çözülmüş ve optimal girdi değişken değerleri istenebilirlik (desirability) fonksiyonu yaklaşımı ile belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the flocculation and filtration of boric acid suspensions (using water and sulfuric acid) obtained with the colemanites of Espey and Hisarcık (25-100 mm) with high molecular weight anionic, cationic and nonionic flocculants (polyelectrolytes) were investigated. In the first part of the work, free sedimentation was carried out to determine the appropriate mixing speed and duration for the flocculation process. First, 5 ml of nonionic polyelectrolyte at a concentration of 0.2% by weight was added to the suspension of boric acid at a concentration of 13% by weight prepared with the hisarcık colemanite. Then the suspension was stirred for 1, 2 and 3 minutes at 300, 200, 150 and 100 rpm and free sedimentation was carried out. The sedimentation amounts in the free sedimentation process were investigated and the appropriate mixing speed and duration were found to be 150 rpm and 2 minute. 

In the second part of the study; Flocculation was carried out by adding 1-10 ml of anionic, cationic and nonionic polyelectrolytes with a concentration of 0,2% by weight in the flocculation parameters determined in the first part, to the suspensions of Borik Acid obtained with Espey and Hisarcık (25-100 mm) ground colemanites and the filtration time and turbidity were investigated. Mathematical modeling has been done according to the turbidity results obtained as flocculation studies. D-optimal design was used for modeling, and the amount of flocculant gender and flocculant was determined as independent variables. The effects of these independent variables on the filtrate turbidity were investigated. In the optimization study, the response function that characterizes the system is solved with the help of the pareto regions characterizing the solution of the optimization problem and the optimal input variable values are determined by the desirability function approach.