Membran distilasyon (md) ayırma yöntemini kullanarak bor içeren sulu çözeltilerden bor giderimi ve geri kazanımının araştırılması

Abstract

Dünyanın en büyük ve en iyi kalitede bor rezervlerine sahip olan, ülkemiz, ABD'den sonra dünyanın en büyük bor üreticisidir. Bor modern teknolojide farklı alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu üretim ve kullanım sırasında açığa çıkan çevre problemleri yüzünden sulardan bor giderimi ve değerli bir maden olan borun geri kazanımı üzerine son yıllarda çalışmalar artmıştır.Membran distilasyon (MD) sistemi diğer yaygın distilasyon sistemlerine göre daha küçük boyuttadır ve daha düşük işletme sıcaklıklarına ihtiyaç duymaktadır. Ayrıca daha düşük basınçlarda çalıştığından ekipman maliyeti düşer ve prosesin güvenliği artar. Üstelik MD işlemi ile kimyasal madde kullanmadan sulardan kirletici giderimi yapılabilir. Sonuç olarak MD sisteminin maliyeti düşük ve çevresel zararı daha azdır. Membran distilasyon-kristalizasyon (MDC) ayırma yöntemi son yıllarda dikkat çeken yeni bir süreçtir. Bu süreç atık suların arıtımı ve atık sularda bulunan kristal yapıdaki değerli maddelerin geri kazanımı için uygulanmaktadır.Bu çalışmada, gözenekli hidrofobik bir membranın her iki yüzeyinde sıvı akımlarla temasta olduğu direk temas MDC sistemi ile sulu çözeltilerden bor giderimi ve geri kazanımı incelenmiştir. pH, besleme derişimi ve besleme sıcaklığının bor giderimi üzerine etkileri incelenerek elde edilen bor kristallerinin analizleri yapılmıştır. En yüksek bor giderimi pH 10'da, 50oC'de, 54 rpm'de %50 olarak bulunmuştur. Atıksu için sadece besleme sıcaklığının etkisi çalışılabilmiştir. Deney sonuçlarına göre 30, 40 ve 50 oC besleme sıcaklıkları için ortalama distilat akıları 13, 16 ve 14 L/ m2 st ve bor giderim yüzdeleri ise sırasıyla, % 47, 64 ve 48'olarak bulunmuştur. XRD analizinde sulu çözeltide kristallerin en fazla borik asit ve tinkal yapıların da atıksuda ise Na2B(OH)4Cl ve Mg2B2O5 yapılarında olduğu görülmüştür.

The largest and the best quality borax reserve in the world is in Turkey and USA. Boron and its compounds are widely used in modern technology. Due to environmental problems appear during production and use; the studies on removal and recovery of boron from wastewater have been increased recently.Membrane distillation process equipment can be much smaller and the required operating temperatures are much lower than conventional distillation process. Lower operating pressure translates to lower equipment costs and increased process safety. In addition, MD operation allows contaminants removal from water without the use of chemical substance which results in less chemical cost and less environmental impact. MDC separation method is a new attractive process recently. This process has been applied to treatment of wastewater and recovers valuable material in crystal form from wastewater.In this study, the technique of direct contact MDC process, where the liquid phases are in direct contact with both sides of the membrane, has been studied for the boron removal and recovery from aqueous solution. The effects of various parameters (pH, concentration, temperature of feed) on removal of boron were investigated and the boron crystal was analysed. The maximum boron removal was found to be 50% at pH 10, 50oC and 54 rpm. The temperature of wastewater feed could be studied only. According to the test results, average distillate flux was found to be 13, 16 and 14 L/m2st for 30, 40 and 50 oC, respectively. The percent removal of boron is 47, 64 and 48% with increasing temperature. According to XRD, the crystals in the aqueous solution is observed that boric asid and tincal structure and the the crystals in wastewater mostly appear to be Na2B(OH)4Cl and Mg2B2O5 structure.