Emülsiyon sıvı membran tekniği ile Cu+2 ve Cd+2 iyonlarının ekstraksiyonunun incelenmesi

Abstract

Ayırma ve saflaştırma tekniklerinden olan solvent ekstraksiyon prosesi, sulu çözeltilerden metal iyonlarının geri kazanılması ve ayrılmasında çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Günümüzde popüler bir uygulama alanı haline gelen membran teknolojisinin alternatif metotlarından biri olan sıvı membran tekniği çok fazla önem kazanmıştır. Sıvı membran prosesi, tek bir adımda ekstraksiyon ve ekstrakte edilen metal iyonlarının geri kazanılması proseslerinden meydana geldiği için ekstraktant ve çözücü ihtiyacını azaltmakta ve daha ekonomik olarak gerçekleşmektedir. Bu yüksek lisans tez çalışmasında sıvı membran tekniği ile sulu çözeltilerden bakır ve kadmiyum iyonlarının farklı taşıyıcı ligandlarla ekstraksiyonunun incelenmesi ve geri kazanılması amaçlanmıştır. Bu amaçla imalatı yaptırılan sistem sürekli süreçte çalıştırılarak, Cd(II) iyonları için TOA; Cu(II) iyonları için ise TBP ve D2EHPA ligandları kullanılarak sıcaklık, konsantrasyon gibi prosesi etkileyen parametreler incelenmiştir. Fazlardaki bakır ve kadmiyum iyonlarının zamanla değişim grafikleri, ekstraksiyon kinetiği grafikleri oluşturulmuş, ard arda gerçekleşen reaksiyonlar için ekstraksiyon kinetiği hesaplamaları yapılmıştır. Sürekli sistemde TBP+D2EHPA ve D2EHPA ligantları ile çalışıldığında akseptör faz olarak 1,5M?lık H2SO4, TOA ligandı ile çalışıldığında ise akseptör faz olarak 0,5M?lık CH3COONH4 kullanılmıştır. Optimum organik faz konsantrasyonları TBP+D2EHPA, D2EHPA ve TOA için sırasıyla 3,61.10-3M, 2,90.10-3M, 2,32.10-3M ve 7,00.10-3M olarak, organik fazın sulu fazlar arasından aktarım hızı her üç ligant için de 125mL/dk. olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, ayırma ve saflaştırma tekniklerinden biri olan sıvı memban tekniği ile sulu çözeltilerden bakır ve kadmiyum iyonlarının geri kazanılması, hızlı ve basit proses, ekonomik avantaj, çeşitli kimyasallardan çevrenin korunması vb. özellikler yönünden diğer konvansiyonel ekstraksiyon proseslerine göre iyi bir seçenek oluşturabilecektir. Bakır ve kadmiyum madenciliğinden kaynaklanan ağır metalleri içeren atıkların çevremize olan olumsuz etkileri göz önüne alındığında; gerçekleştirilen yüksek lisans tez çalışması sıvı memban tekniği ile sulu çözeltilerden bakır ve kadmiyum iyonlarının ayrılmasına ve geri kazanılmasına yönelik hızlı ve yüksek verimli bir çalışma olması açısından önem taşımaktadır.

Solvent extraction process that is one of the techniques for seperation and purification is very widely in recovery and seperation of metal ions from aqueous solutions. Nowadays, liquid membrane technique is one of the alternative method of membrane technology that became popular applications has got much more attention. Liquid membrane process reduces the necessity for extractant and solvent used in the system and occurres more economically due to have single step extraction and recovery of extracted metal ions in extraction process. The aim of this Master's thesis is investigation of extraction and recovery of cupper and cadmium ions from aqueous solutions with different carrier ligands by liquid membrane technique. For this purpose, Cd(II) ions extraction in continuous process were investigated using TOA, and for Cu(II) ions TBP and D2EHPA ligands as a function of temperature, concentration in the manufactured system. The graphs of cupper and cadmium ions in phases by the time and extraction kinetics graphics were created and then calculations of the extraction kinetics were realized. The concentrations of the acceptor phases in continuous system for TBP+D2EHPA, D2EHPA were used as 1,5M H2SO4, and for TOA ligands and 0,5M CH3COONH4, respectively. The optimum concentrations of the organic phases were determined as 3,61.10-3M, 2,9.10-3M, 2,32.10-3M ve 7,00.10-3M respectively and the organic phase transfer rate from the aqueous phases was determined as 125mL/min for each of the ligands. It can be concluded that liquid membran technique which is one of the separation and purification technique has some advantages as quick and simple process with the economic advantages, environmental protection from various chemicals and therefore it can be an alternative technique against to the conventional extraction process for recovery of cupper and cadmium ions from aqueous solutions. If it is considered the adverse effects of waste containing heavy metals sourced from cupper and cadmium mining to the environment, the carried out master's thesis is important because of being a fast and highly efficient work for recovery of cupper and cadmium ions from aqueous solutions with liquid membrane technology.