A comparative study for removal of boron by chelating adsorbents containing N-methyl-D-glucamine group and separation of lithium by λ-MnO2 from geothermal waters
Jeotermal sulardan N-metil-D-glukamin içeren şelatlayıcı adsorbentler ile bor giderilmesi ve λ-MnO2 ile lityum ayrılması için karşılaştırmalı bir çalışma
- Tez No: 479625
- Danışmanlar: PROF. DR. NALAN KABAY, DOÇ. DR. İDİL YILMAZ İPEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Chemical Engineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, adsorpsiyon-membran filtrasyon hibrit proses, bor, iyon değişimi, jeotermal su, lityum, Adsorption, adsorption-membrane hybrid process, boron, geothermal water, ion exchange, lithium
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Jeotermal suların çevreye doğrudan salınması, lityum da dahil olmak üzere içerdiği değerli minerallere rağmen bor, arsenik, florür vb. gibi bazı toksik türleri de içerdiğinden bitkiler üzerinde bazı olumsuz etkilere neden olabilir. Bor, bitkilerdeki bazı metabolik faaliyetler için gerekli olmasına rağmen, bitkilerde bor eksikliği ile bor toksisitesi arasında küçük bir aralık vardır. Bu çalışmada, yeni bir şelatlayıcı fiber malzeme olan Chelest Fiber GRY-HW'nin yanı sıra bor seçimli iyon değiştirici reçineler Diaion CRB 02 ve Diaion CRB 05'in jeotermal sudan bor giderim performanslarını değerlendirmek için kesikli ve kolon testleri gerçekleştirilmiştir. Öte yandan, iyon pilleri, termonükleer füzyon, tıbbi ilaçlar, seramik camlar, yapıştırıcılar ve elektrot kaynağı gibi birçok uygulama alanında oldukça önemli bir yere sahip olan lityumun eldesi için yaygın olarak kullanılan deniz suyunun lityum derişimi (~0.17 mg/L) ile karşılaştırıldığında, jeotermal suyun akiferdeki kayalar ve kumlarla termal etkileşimine bağlı olarak içerdiği daha yüksek lityum derişimi (1-10 mg/L) alternatif bir kaynak olarak düşünülmesini sağlamaktadır. Jeotermal sudan lityum ayrılması için, spinel türdeki lityum manganez dioksitten türetilen toz haline getirilmiş ve granüle edilmiş λ-MnO2 kullanarak kesikli ve kolon adsorpsiyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, adsorpsiyon ve membran filtrasyonu bütünleştiren hibrit yöntem jeotermal sudan lityum ayrılması için kullanılmıştır. Çalışmalarda adsorbent tipi, adsorbent derişimi, taze ve doygun adsorbentlerin yer değiştirme hızı ile süzüntü akış hızı gibi proses parametrelerinin lityum ayrılması üzerine etkisi incelenmiştir. Bunun yanı sıra hibrit çalışmalarda, λ-MnO2 ile bor seçimli Dowex XUS-43594.00 reçinesinin bir arada kullanılmasıyla jeotermal sudan eş zamanlı olarak bor ve lityum ayrılmaya çalışılmıştır. Kesikli adsorpsiyon çalışmaları sonucunda elde edilen veriler, adsorpsiyon izoterm modelleri ile yorumlanmıştır. Hem bor hem de lityum seçimli malzemelerin tepkime derecesi ve hız tayin basamağının belirlenmesi için adsorpsiyon kinetiği ile ilgili matematik modeller de kullanılmıştır. Sonuçlar, bor seçimli şelatlayıcı reçinelerinin, yeni şelatlayıcı fiber ile birlikte, jeotermal suyun bor derişimini sulama suyu için izin verilen seviyenin (<1.0 mg/L) altına düşürmek için etkin adsorbentler olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Jeotermal sudan lityum ayrılması ve geri kazanılması spinel türdeki mangan dioksitten türetilen λ-MnO2 adsorbentler kullanılarak mümkündür. Çok küçük partiküllerle kolayca çalışabilmek için bir avantaj sağlayan adsorpsiyon-membran filtrasyon hibrit yöntemi, lityumun jeotermal sudan ayrılması için uygun bir proses olarak düşünülebilir. Ayrıca bor seçimli iyon değiştirici reçine Dowex XUS-43594.00 ile lityum seçimli adsorbent λ-MnO2'nin kombinasyonu bor ve lityumun jeotermal sudan aynı anda ayrılması için başarıyla uygulanabilir.
Özet (Çeviri)
Direct release of geothermal waters to the environment may cause some adverse effects to plants because they contain some toxic species such as boron, arsenic, fluoride etc. despite valuable minerals including lithium. Although boron is essential element for some metabolic activities in plants, there is a small range between boron deficiency and boron toxicity for plants. In this study, batch and column mode tests were performed to evaluate the abilities of boron selective ion exchange resins, Diaion CRB 02 and Diaion CRB 05, as well as a novel chelating fiber Chelest Fiber GRY-HW for boron removal from geothermal water. On the other hand, geothermal water with higher lithium concentration (1-10 mg/L) due to the thermal interactions with rocks and sand in the aquifer can be considered as an alternative resource for lithium which has a very important place in many applications such as ion batteries, thermonuclear fusion, medicines, ceramic glasses, adhesives and electrode welding, when compared to the lithium concentration of seawater (~0.17 mg/L), which is widely used for lithium recovery. For the separation of lithium from geothermal water batch and column adsorption studies were performed by using both powdery and granulated forms of λ-MnO2 derived from spinel-type lithium manganese dioxide. In addition, a hybrid process coupling adsorption and membrane filtration was used to separate lithium from geothermal water. In these studies, the effect of process parameters on the separation of lithium such as adsorbent type, adsorbent concentration, the replacement speed of fresh and saturated adsorbents and flow rate of permeate stream were investigated. Besides, by utilization of a boron selective resin, Dowex XUS-43594.00, together with λ-MnO2 in the hybrid studies, simultaneous separation of boron and lithium from geothermal water was also conducted. All data obtained from batch adsorption studies were interpreted by using adsorption isotherm models. Moreover, mathematical models related with adsorption kinetics were used to figure out the rate order and rate determining step of boron and lithium sorption for both boron and lithium selective materials. The results showed that boron selective chelating resins along with novel chelating fiber could be employed as efficient adsorbents to decrease boron concentration in geothermal water below the permissible level for irrigation water (<1.0 mg/L). The lithium separation and recovery from geothermal water is possible by using λ-MnO2 adsorbent derived from spinel-type manganese dioxide. The adsorption-membrane filtration hybrid system providing an advantage to work with very fine particles easily can be considered as a favorable process for the separation of lithium from geothermal water. Also, combination of boron selective ion exchange resin Dowex XUS-43594.00 with lithium selective adsorbent λ-MnO2 can be successfully applied for the simultaneous separation of boron and lithium from geothermal water.
Benzer Tezler
- Heterohalkalı tiyazolo tiyazol bileşiklerininsentezi ve spektroskopik özellikleri
Synthesis and spectroscopic properties of heterocyclic thiazolo thiazole compounds
HİKMET BURCU GÜNESER
- Tavuk atıklarının farklı aşı çamuru içeren yukarı akışlı havasız çamur yataklı reaktörlerde arıtılabilirliğinin karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmesi
Comparative evaluation of anaerobic treatment of chicken manure at up-flow anaerobic sludge bed reactors inoculated with different sludge types
ÇİSİL GÜLÜMSER
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM YANGIN GÖMEÇ
- Fabrication and characterization of support layer for thin film nanocomposite desalination membranes
İnce film nanokompozit desalinasyon membranları için destek tabakası üretimi ve karakterizasyonu
KADER ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
- Synthesis and investigation of hydrogen storage properties of Mg(BH4)2 and investigation on structural modification in MgB2
Mg(BH4)2 sentezi ve hidrojen depolama özelliklerinin incelenmesi ve MgB2 yapısal modifikasyonunun incelenmesi
ALİ BATENİ
Doktora
İngilizce
2015
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER
- Bacillus subtilis ve B. thuringiensis izolatlarının biyolojik iyileştirme potansiyellerinin tatlı sularda kontrollü koşullarda araştırılması
The investigation of biological improvement potentials of Bacillus subtilis and B. thuringiensis isolates under controlled conditions in freshwater
AYŞE KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GONCA ALAK