Tarımsal atıklardan özütlemeli furfural eldesinde optimum koşulların belirlenmesi

Abstract

TARIMSAL ATIKLARDAN OZUTLEMELI FURFURAL ELDESİNDE OPTİMUM KOŞULLARIN BELİRLENMESİ (Yüksek Lisans Tezi) Hakan PITLAK GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ (Şubat 1999) ÖZET Bu çalışmada, mısır koçanı ve pirinanın içerdiği hemiselüloz ve ksilanın asidik hidrolizi ve dehidrasyonuyla furfural oluşumu ve çözeltiden o-nitrotoluen ile özütlenmesinde optimum üretim koşulları karşılaştırmalı olarak araştırılmıştır. Furfural veriminin sıvı/katı oranına, sıcaklığa ve sülfürik asit derişimine bağlılığı incelenmiştir. Diğer değişkenlerin sabit değerleri için, sıvı/katı oranı; 5-20 (ml/g), sıcaklık; 150-190 °C, ve sülfürik asit derişimi de; % 3- % 6 arasında değiştirilmiştir. İlk aşamada, furfural derişiminin, etkin parametrelerin tümüne bağlı değişimini gösteren model eşitliğini çıkarmak için, yapılacak deney sayısı ve deneysel koşulları belirlemek üzere Box- Wilson deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemde, değişkenlerin kodlanmış değerlerinden yararlanılarak bir plan matrisi oluşturulmuştur. Daha sonra deneysel verilerin, SPSS/PC+ paket programında yorumlanması ile model katsayıları belirlenmiştir. Modelden hesaplanan değerlerle, deneysel değerler karşılaştırıldığında, bu değerlerin kabul edilebilir bir uyum içinde olduğu belirlenmiştir. Mısır koçanı ve pirina için sırasıyla R2 = % 91,5, R2 = % 87.8. İkinci aşamada, furfural derişimini maksimum yapan sıvı/katı oranı, sıcaklık ve sülfürik asit derişimini belirlemek üzere bir fortran programı yazılmıştır. Sonuçta, mısır koçanı ve pirina için sırasıyla sıvı/katı oranı; 12 ml/g., 17 ml/g. sıcaklık; 150 °C, 172 °C sülfürik asit derişimi; %3, %3 ve furfural derişimi; 2,649 x 10-4mol/ml, 3,010 x 10-4 mol/ml olarak bulunmuştur. Bulunan optimal şartlarda deney yapılarak sonuçların geçerliliği gözlenmiştir. Bilim Kodu : 603.03.03 Anahtar Kelimeler : Furfural, Mısır Koçanı, Pirina, Box-Wilson Yöntemi, Deneysel Tasarım. Sayfa Adedi : 96 Tez Yöneticisi : Doç. Dr. Vecihi PAMUK

11 DETERMINATION OF OPTIMAL CONTITIONS IN OBTAINING EXTRACTIVE FURFURAL FROM AGRICULTURAL WASTES (M.Sc. Thesis) Hakan PITLAK GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (February 1999) ABSTRACT In this study, optimal condition of formation of furfural from hemicellulose and xylan with hydrolysis and dehydration reaction by using corn cob and pirina, and than extraction from solution with o-nitrotoluene was investigated comparatively. Furfural efficiency was investigated depending on liquid/solid ratio, temperature and sulfuric acid concentration. For the constant values of other variables, liquid/solid ratio was changed 5-20 ml/g, temperature 150-190 °C and sulfuric acid concentration % 3- % 6. In the first step, Box- Wilson experimental design method was used for obtaining number of experiments and experimental conditions to determine the model equation which shows variation of furfural concentration depending on all active parametres. In this method, a plan matrix was formed by courtesy of coded values of variations. After that, the model coefficients were determined with interpreting of the experimental data in a SPSS/PC + package programme. Comparison of the calculated values from the model with the experimental values showed that both model are a good fit. In the second step, a fortran programme was written for the determining of the liquid/solid ratio, temperature and sulfuric acid concentration where furfural concentration has been maximum value. As a conclusion for corn cob and pirina the following values were obtained respectively 12 ml/gr, 17 ml/g for liquid/solid ratio, 150 °C, 172 °C for temperature % 3, % 3 for sulfuric acid concentration and 2, 649 x 10`^mol/ml, 3,010 x 10`^ mol/ml for maximum furfural concentration. In order to observe the validity of the theoretical calculation experiments were made at determined optimal conditions. Science code : 603.03.03 Key words : Furfural, Corn Cob, Pirina, Box- Wilson Method, Experimental Design Page Number : 96 Adviser : Doç. Dr. Vecihi PAMUK