Borik asit içerikli tuz çözeltilerinin bipolar membran elektrodiyaliz ile proseslenmesinde borik asit davranışının incelenmesi
Investigation of boric acid behavior in the processing of boric acid-containing salt solutions by bipolar membrane electrodialysis
Yazar: CANSIN MEDİN
Danışman: PROF. DR. OSMAN NURİ ATA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bipolar yapılar = Bipolar structures ; Borik asit = Boric acid ; Elektrodiyaliz = Electrodialysis ; İyon değiştiriciler = Ion exchanges

Özet:
Amaç: Bu çalışmada bipolar membranlı bir elektrodiyaliz hücresinde borik asit içeren tuz çözeltilerinden borik asitin transfer davranışı ve tuzun asit ve baza dönüşümünün incelenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışmada elektrokimyasal bir yöntem oan BMED kullanılmıştır. Her biri 64 cm 2 yüzey alana sahip hücre içerisinde 5 AEM, 5 CEM ve 6 BM ve 17 akış düzenleyici (spacer) kullanılarak 17 kompartmandan oluşturulmuştur. Deneylerde parametre olarak; beslemedeki borik asit miktarı (0g, 10g, 20g, 25g ve 30g), çözelti akış hızları (10 lt/dak, 15 lt/dak, 20 lt/dak
ve 25 lt/dak), ve başlangıç besleme pH sı (2 ve 5) seçilmiş ve çalışılmıştır. Bütün deneylerde başlangıçta asit, baz ve elektrolit konsantrasyonu 0,05 M ve her bir deney için beslemedeki başlangıç NaCl miktarı 130g'da sabit tutulmuştur.
Bulgular: Bu çalışma NaCl ve H 3 BO 3 tuz karışımının, katyon değişim, anyon değişim ve bipolar membranların kullanıldığı üç bölmeli bir hücrede gerçekleşmiştir. Eş zamanlı tuzdan arındırma, asit ve baz geri kazanımı ve asidik koşullar altında H3BO3 saflaştırması için BMED uygulamasının uygulanabilirliği bu çalışmada test edilmiş ve teyit edilmiştir. Bu
noktada BMED teknolojisi ile tuzsuzlaştırma, tuzun asit ve baz döüşümü ve aynı süreçte bor geri kazanımının mümkün olacağı belirlenmiştir.
Sonuçlar: Başlangıç boric asit konsantrasyonu üç kat artırıldığında komşu kompartmanlara transfer olan toplam borik asit miktarı yaklaşık iki kat civarında olduğu tespit edilmiştir. Akış hızı 10 L/h den 25 L /h artırılması tuzun asit ve baz dönüşümüne yaklaşık % 10 luk bir etki oluşturmuştur. Besleme çözeltisinin başlangıç pH sının asidik şartlarda diyaliz sürecinde borik asidin transfer davranışı üzerine herhangi bir etkisin olmadığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to investigate the transfer behavior of boric acid from salt solutions containing boric acid and the conversion of salt to acid and base in a bipolar membrane electrodialysis cell.
Method: BMED, an electrochemical method, was used in the study. 5 AEMs, 5 CEMs and 6 BMs and 17 flow regulators (spacers) were used in a cell with a surface area of 64 cm2 each, and 17 compartments were formed. As a parameter in the experiments, amount of boric acid in the feed (0g, 10g, 20g, 25g and 30g), solution flow rates (10 lt/min, 15 lt/min, 20 lt/min and 25 lt/min), and initial feed pH (2 and 5) was selected and studied. In all experiments, the initial concentration of acid, base and electrolyte was 0.05 M and the initial amount of NaCl in the feed was kept constant at 130 g for each experiment. 
Findings: This study was carried out in a three-compartment cell using a mixture of NaCl and H3BO3 salts, cation exchange, anion exchange and bipolar membranes. The feasibility of BMED application for simultaneous desalination, acid and base recovery, and H3BO3 purification under acidic conditions was tested and confirmed in this study. At this point, it
has been determined that desalination, acid and base conversion of salt and boron recovery in the same process will be possible with BMED technology. 
Results: When the initial boric acid concentration was increased three times, it was determined that the total amount of boric acid transferred to the adjacent compartments was approximately two times. Increasing the flow rate from 10 L/h to 25 L/h had an effect of approximately 10% on the acid and base conversion of salt. It was determined that the initial
pH of the feed solution did not have any effect on the transfer behavior of boric acid during the dialysis process under acidic conditions.