Sıvı membran teknolojisi ile sulu ortamda siyanür iyonlarının taşınım kinetiği

Bu çalışmada, endüstriyel proseslerden kaynaklanan bir kirletici olan siyanür iyonlarının sıvı membran sistemi ile arıtılabilirliği araştırılmış ve siyanür iyonlarının taşınımı için birbirini takip eden birinci dereceden geri dönüşümsüz çift yönlü kararsız durum kinetik reaksiyon eşitlikleri analiz edilmiştir. Çalışmanın birinci aşamasında taşınım prosesi için en uygun taşıyıcı ve çözücü türünün belirlenmesi amacıyla ekstraksiyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise siyanür iyonlarının yığın sıvı membran prosesi ile taşınımı üzerine; pH, sıcaklık ve karıştırma hızının etkisi araştırılmış ve kinetik parametreler incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında gerçekleştirilen ekstraksiyon işlemleri neticesinde, sıvı membran prosesi için en uygun taşıyıcı ve çözücü tipi sırasıyla kloroform ve tetra oktil amonyum klorür tuzu olarak bulunmuştur. Diğer taraftan ekstraksiyon işleminin, sıvı membran prosesi için ön belirleyici bir çalışma olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasının ilk adımında siyanür iyonlarının taşınım işlemi üzerine pH parametresinin etkisi incelenmiş ve pH'nın sistem için etkili bir parametre olduğu saptanmıştır. Sistemdeki taşınım ve geri kazanım verimini arttırmak amacıyla hem verici ve hem de yakalayıcı fazda, yaklaşık olarak pH=12 değerlerinde çalışılması gerektiği belirlenmiştir. Buradan hareketle de kinetik parametrelerin belirlenemeyeceği saptanmıştır. Daha yüksek seviyelerde bir taşınım ve geri kazanım verimi içinde, hem taşıyıcı hem de tuz konsantrasyonunun arttırılması gerektiği ortaya konmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasının, sistem üzerine sıcaklık parametresinin etkisinin araştırıldığı ikinci adımında; sıcaklığın sistemi oldukça etkilediği gözlenmiş, sıcaklık azaldıkça taşınım veriminin artmasına rağmen geri kazanımın azaldığı tespit edilmiştir. Ancak reaktörün, sıcaklık parametresinin etkisi göz önüne alınarak daha hassas tasarlanması gerektiği görülmüştür. Sistemde, membran giriş hız sabiti kıa'nin sıcaklık arttıkça azaldığı, membran çıkış hız sabitlerinden k2m' nin arttığı ve kia' nın ise önce azaldığı sonrasında arttığı gözlenmiştir. Membran giriş ve çıkış maksimum akı değerlerinden hareketle aktivasyon enerjileri sırasıyla, -10. 5 kcal/mol (-2. 51 kj/mol) ve -81. 4 kcal/mol (-19. 5 kj/mol) olarak hesaplanmıştır. Bu sebeple taşınım prosesinin kimyasal kompleksleşme reaksiyonu kontrollü olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasının, çift yönlü taşınım işlemi üzerine karıştırma hızının etkisinin araştırıldığı üçüncü adımında ise karıştırma hızının etkili bir. parametre olduğu saptanmış ve karıştırma hızı ile siyanür iyonları taşınım ve geri kazanım veriminin arttığı belirlenmiştir. Sistemde, membran giriş hız sabiti kid' nin karıştırma hızı ile arttığı, membran çıkış hız sabitleri k2m ve kia' nın ise önce arttığı sonrasında ise azaldığı gözlenmiştir. Sonuç olarak, mevcut şartlar için siyanür iyonlarının sıvı membran sistemi ile optimum taşınımının; organik çözücü olarak klorofom, kimyasal taşıyıcı olarak 5 x10' M tetra oktil amonyum klorür ve kimyasal yakalayıcı olarak ise 5 M sodyum klorür kullanılarak gerçekleştirilebileceği saptanmıştır. Hem pH'nın HCN' e dönüşümünü engellemek hem de siyanür iyonu geri kazanımını arttırmak amacıyla verici fazda 12 ve yakalayıcı fazda -11. 5 pH değerlerinde çalışılması gerektiği ortaya konmuştur. Diğer taraftan; siyanür iyonlarının optimum taşımını için 293 K' de, optimum geri kazanımı için ise 303 K' de çalışılması gerektiği belirlenmiştir. Karıştırma hızı açısından ise optimum verim 200 rpm değerinde elde edilmiştir. Tüm bu veriler ışığında, sıvı membran sistemi ile sulu ortamdan siyanür iyonlarının % 99.99 verimle taşınabileceği ve % 91.4 verimle geri kazanılabileceği saptanmıştır.