Membran prosesleri ile kobalt giderimi ve geri kazanımı
Removal and recovery of cobalt with membrane processes
Yazar: YASİN ÇÖL
Danışman: DOÇ. DR. HASAN KÖSEOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Gerçekleştirilen tezin amacı çevresel ortamlara kontrolsüz deşarj edildiğinde kirliliğe neden olan ancak aynı zamanda endüstriyel anlamda kıymetli bir maden olan kobaltın giderilmesi ve geri kazanılmasıdır. Günümüzde etkin arıtma amacıyla en yaygın kullanılan proseslerden biri de membran prosesleridir. Membran prosesleri uygun olarak kullanıldığında yönetmeliklere uygun olarak arıtılmış su sağlayabilmektedir. Buna ek olarak günümüzde sadece arıtma odaklı yaklaşımlar gerekli sürüdürülebilirliği sağlamaktan uzak olup hammadde ve su geri kazanımı yaklaşımları da önemsenmektedir. Membran prosesleri ürettikleri yüksek kalitedeki suyun proseslerdeki geri kullanılabilirliği ve konsantre akımlardan hammadde geri kazanımı potansiyellerinin yüksek oluşu nedeniyle oldukça öne çıkmaktadırlar. Çalışma kapsamında CoCl2.6H2O kullanılarak sentetik kobalt çözeltileri hazırlanmıştır. Nanofiltrasyon (NF-DK, GE) ve ters osmoz membranları (RO-CA, GE) kullanılarak farklı pH (6 ve 9) ve işletme basıncı (225-400 psi) değerlerinde çalışılmıştır. Kobalt giderimi için membran türlerinin, pH'nın ve basıncın etkisi ortaya konarak optimum işletme koşullarının ortaya konması hedeflenmiştir. Bu çalışmaların ardından oluşacak membran konsantrelerindeki kobalt konsantrasyonları (40 ve 800 mg/L) simüle edilerek sementasyon prosesi ile konsantrede kalan kobaltın geri kazanılması amaçlanmıştır. Böylece hem değerli hammadde geri kazanımı yapılarak proses fizibilitesinin arttırılması hem de arıtılması kritik önemde olan konsantre akımların kirlilik yükünün azaltılması hedeflenmiştir. Sementasyon prosesinde karıştırma hızı (200,300 ve 400 rpm), sıcaklık (20, 30 ve 40C) ve stokiyometrik oranların (Fe:Co=1:1, 1:2, 2:1) proses verimi üzerindeki etkileri de değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, kobalt elementinin model çözeltilerden membran prosesleri ile etkin şekilde giderilebildiği bulunmuştur. Bunun yanında optimum işletme parametreleri tayin edilmiştir. Tezin en özgün yanı ise sementasyon prosesi ile konsantre akımların arıtımının ve hammadde geri kazanımının sağlanmasıdır.

Abstract:
The aim of the thesis is to remove and recover cobalt, which is an industrially valuable mine that causes pollution when it is discharged uncontrolled to environmental environments. One of the most widely used processes for efficient treatment is membrane processes. When membrane processes are used appropriately, they can provide treated water in accordance with regulations. In addition, only purity-oriented approaches are far from providing the necessary sustainability, and raw material and water recovery approaches are also considered. Membrane processes stand out because of the high availability of the high quality water they produce and the high potential for raw material recovery from concentrated streams. Synthetic cobalt solutions were prepared using CoCl2.6H2O. Nanofiltration (NF-DK, GE) and reverse osmosis membranes (RO-CA, GE) were used at different pH (6 and 9) and operating pressure (225-400 psi). For cobalt removal, the effect of membrane types, pH and pressure is aimed to reveal optimum operating conditions. After these studies, the cobalt concentrations (40 and 800 mg / L) in the membrane concentrates will be simulated to recover the cobalt remaining in the concentrate by cementation process. Thus, it is aimed to increase the process feasibility by recycling the valuable raw materials and to reduce the pollution load of the concentrated currents which are critical for purification. The effects of mixing speed (200,300 and 400 rpm), temperature (20, 30 and 40C) and stoichiometric ratios (Fe: Co=1:1, 1:2, 2:1) in the cementation process were also evaluated.As a result, it has been found that cobalt element can be effectively removed from model solutions by membrane processes. In addition, optimum operating parameters have been determined. The most unique aspect of the thesis is the purification of concentrated currents and the recovery of raw materials with cementation process.