Bipolar membranlı elektrodiyaliz ile potasyum klorür çözeltilerinden KOH ve HCl üretiminin incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SAID RAJAB ABDULLAHI
Danışman: Osman Nuri Ata
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Bu çalışmada, bipolar membranlı elektrodiyaliz (BMED) ile potasyum klorür çözeltilerinden hidroklorik asit ve potasyum hidroksit oluşumunun incelenmesi amaçlanmıştır. Elektrodiyaliz prosesinde üç kompartmanlı beş tekrarlı hücrelerden oluşan ve toplamda 17 kompartmanlı bir membran demeti kullanıldı. Yöntem: Bu çalışma istatiksel deney tasarım metodlarından kesirli faktöriyel deney tasarımı ve Taguchı temelli çok kriterli karar verme teknikleri kullanarak yapılmıştır. Potasyum klorürden potasyum hidroksit ve hidroklorik asit oluşumu için on tane performans kriterleri belirlendi. Bu kriterler üzerine etkili olan parametlere kesirli faktöriyel tasarımı ile karar verildi. BMED prosesi ile potasyum klorür çözeltilerinden potasyum hidroksit ve hidroklorik asit üretimi koşulları on farklı kritere göre incelendi. Tüm kriterler için optimum çalışma koşulları Taguchi temelli çok kriterli karar verme teknikleri (Topsis ve Moora) ile belirlendi. Bulgular: Kesirli faktöriyel deney tasarımı sonuçlarına göre proses performans kriterleri için başlangıç tuz konsantrasyonu ve akım yoğunluğunun etkin olduğu belirlendi. Taguchi temelli çok kriterli karar verme yöntemiyle BMED sistemi optimize edilebilirliği belirlendi. Sonuç: Tüm kriterleri en iyileyen çalışma koşulları; başlangıç KCl konsantrasyonu (200g/L), akım yoğunluğu (0,0625A/cm2), başlangıç asit ve baz konsantrasyonu (0,05M) ve Elektrolit türü H2SO4 (0,05M) şeklindedir. Bu şartlarda; asit: 2,21mol HCl, baz: 2,19 mol KOH, asit temelli tuz dönüşümü %81, baz temelli tuz dönüşümü %79, akım verimi (asit) %67, akım verimi (baz) %64, enerji tüketimi (asit) 3,66 kwatt.h/kg ve enerji tüketimi (baz) 2,31 kwatt.h/kg olarak elde edildi. Anahtar Kelimeler: Elektrodiyaliz, Bipolar Membran, Potasyum klorür, Hidroklorik asit, Potasyum hidroksit.