Magnezyum oksit ve borik asit reaksiyonundan magnezyum borat sentezi
Synthesis of magnezyum borate from magnesium oxide and boric acid
Yazar: IŞIK SEÇKİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇOPUR
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Borik asit = Boric acid ; Magnezyum borür = Magnesium boride ; Magnezyum oksit = Magnesium oxide ; Sentez = Synthesis

Özet:
Bu çalışmada borik asit (H3BO3) ve magnezyum oksit'in (MgO) sulu ortamda basınçlı bir reaktörde reaksiyonu incelenmiştir. Magnezyum borat üretimi için parametre olarak; MgO/H3BO3 mol oranı, magnezyum oksit tane boyutu, kalsinasyon sıcaklığı, reaksiyon sıcaklığı ve süresi seçilmiştir. Magnezyum karbonat mineralleri öğütülüp, tane boyutlarına ayrıldıktan sonra 600 ºC, 700 ºC, 800 ºC ve 900 ºC'de kalsinasyon işlemine tabi tutularak magnezyum oksit elde edilmiştir. Elde edilen bu magnezyum oksit ve borik asit ile 100, 120, 130 ve 140 ºC sıcaklıklarda ve 30, 60, 90 ve 120 dakika sürelerde deneyler gerçekleştirilmiştir.
Katı ürün içeriğinde B2O3/MgO oranını maksimum yapan parametre değerleri kalsinasyon sıcaklığı 700 oC, tanecik boyutu 106 m, deney sıcaklığı 140 oC, reaksiyon süresi 90 dk, başlangıç MgO/H3BO3 oranı 1/4 olmuştur. Katı üründeki B2O3 oranın artmasında en önemli parametreler deney sıcaklığı, süresi ve MgO/H3BO3 mol oranıdır. MgO/H3BO3 oranının artmasıyla ürün/MgO oranı artmıştır. MgO/H3BO3 oranının azalması ile çözünebilir magnezyum borat kompleks bileşiklerinin oluştuğu görülmüştür. Kalsinasyon sıcaklığının artması, deney sıcaklığının azalması ve başlangıç MgO/H3BO3 oranının artmasıyla katı üründeki Mg konsantrasyonu artmıştır. Reaksiyon sonrası elde edilen katı ürünlerin farklı B2O3/MgO oranlarına ve B2O3 ve MgO konsantrasyonlarına sahip olan ürünler olduğu görülmüştür. Bu ürünler amorf yapıda olduğu ve taneciklerin birbirine yapışık şekilde topaklar oluşturduğu SEM ve X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemi ile tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the reaction of boric acid (H3BO3) and magnesium oxide (MgO) in a pressurized reactor and aqueous medium were investigated. The parameters for the production of magnesium borate were selected as follow; mole ratio of MgO/H3BO3, magnesium oxide particle size, calcination temperature, experimental temperature and time. Magnesium carbonate minerals were ground, sieved into 4 different sizes and then subjected to calcination at 600 ºC, 700 ºC, 800 ºC and 900 ºC to obtain magnesium oxide. Experiments were carried out with this obtained magnesium oxide and boric acid at temperatures of 100, 120, 130 and 140 ºC and for 30, 60, 90 and 120 minutes.
Parameter values that maximize the B2O3/MgO ratio in solid sample content are as follows: calcination temperature is 700 ℃, particle size is 106 μm, experimental temperature is 140 ℃, reaction time is 90 min, MgO/H3BO3 ratio is 1/4. The most important parameters in increasing the B2O3 ratio in the solid product were the experimental temperature, time and MgO/H3BO3 ratio. As the H3BO3/MgO ratio increased, the product/MgO ratio decreased. It was observed that soluble magnesium borate complex compounds were formed as a result of increasing the H3BO3/MgO ratio. The Mg concentration in the solid product increased with the increase of the calcination temperature, the decrease of the experimental temperature and the increase of the initial MgO/H3BO3 ratio. It was observed that the solid products obtained after the reaction were products with different B2O3/MgO ratios and B2O3 and MgO concentrations.These products were determined to be amorphous and the particles formed agglomerates by SEM and X-ray diffraction (XRD) methods.