Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

BAYAZİT Şahika Sena
Danışman : Doç. Dr. İsmail İNCİ

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı : Temel İşlemler ve Termodinamik

Mezuniyet Yılı : 2008

Tez Savunma Jürisi : Doç. Dr. İsmail İNCİ (Danışman)

Prof. Dr. Umur DRAMUR

Prof. Dr. İsmail KIRBAŞLAR

Prof. Dr. Süleyman TANYOLAÇ

Yrd. Doç. Dr. Adem ÇINARLI

Fermentasyonla Üretilen Organik Asitlerin Ayırma Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Değerlendirilmesi

Bu çalışmanın amacı, fermentasyonla üretilen organik asitlerin sulu çözeltilerinden ayırma yöntemlerinin karşılaştırılmasıdır. Karşılaştırılacak olan yöntemler; ekstraksiyon, adsorpsiyon ve iyon değişimidir.

Çalışmada kullanılan organik asitler; laktik asit ve sitrik asittir. Laktik asit bir monohidroksi karboksilik asittir. Sitrik asit ise bir trihidroksi karboksilik asittir. Bu asitlerin ekstraksiyonunda iki farklı ekstraktan kullanılmıştır. Bu ekstraktanlar uzun zincirli bir tersiyer amin olan tridodesilamin ve bir sekonder aminler karışımı olan Amberlite LA-2 dir. Bu ekstraktanlar farklı kimyasal yapıdaki çözücüler kullanılarak seyreltilmişlerdir. Bu amaçla kullanılan çözücüler; 1-oktanol, metilizobutilketon (MİBK), izo-oktan, toluen ve siklohekzandır.

Adsorpsiyon denemesinde adsorban olarak aktif karbon kullanılmıştır. İyon değişimi denemelerinde ise zayıf bazik bir iyon değiştirici reçine olan Amberlite IRA-67 kullanılmıştır.

Deneysel kısımda laktik asit ve sitrik asidin ağırlıkça % 10’ luk sulu çözeltileri hazırlanmıştır. Organik asitlerin uzun zincirli aminlerle ekstraksiyonlarında amin türü, amin derişimi, amini seyreltmek amacıyla ortama ilave edilen çözücü ve çözücü karışımlarının ve başlangıç asit konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. Bu amaçla ekstraktanlar, 5 çözücü içerisinde, 5 farklı derişimde karışımları hazırlanarak kullanılmıştır. Bu derişimler tridodesilamin için 0,22; 0,52; 0,94; 1,57 ve 2,62 mol/L ve Amberlite LA-2 için 0,32; 0,74; 1,33; 2,22 ve 3,70 mol/L’dir. Hazırlanan bu ekstraktan karışımları ve ağırlıkça %10’luk sulu asit çözeltisi 1:1 hacim oranında 50 mL’lik erlenlere alınmış ve termostatlı bir çalkalayıcı içerisinde 4 saat karıştırma işlemine tabi tutulmuşlardır. Bu işlemden sonra fazların birbirinden tamamen ayrılmasını sağlamak için 1 saat kadar bekletilmişlerdir. Bu işlemler sonrasında her iki fazdaki asit miktarları analiz edilmiştir. Deneysel olarak elde edilen su fazı asit derişimlerinden dağılma katsayısı ve yükleme değerleri hesaplanmıştır. Sitrik asit ve laktik asitle yapılan bütün ekstraksiyon denemelerinin sonucunda, TDA ve Amberlite LA-2 derişimleri arttıkça dağılma katsayılarının arttığı tespit edilmiştir. Yapılan denemeler sonucunda, ekstraksiyon üzerinde en yüksek olumlu etkiye sahip çözücünün laktik asit ve sitrik asit için de 1-oktanol olduğu görülmüştür. Ayrıca her iki asidin ekstraksiyonlarında kullanılan aminlerden Amberlite LA-2 nin, TDA’ ya göre daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.

Adsorpsiyon denemelerinde adsorban olarak aktif karbon kullanılmıştır. İlk olarak 0,25 g. aktif karbon ile asit çözeltisi karışımının dengeye gelme süresinin belirlenmesi için aynı karışımdan 7 adet hazırlanmış ve her yarım saatte bir sulu faz analiz edilmiştir. Bu şekilde dengeye gelme süresi 180 dakika olarak belirlenmiştir. Daha sonra farklı aktif karbon miktarlarının adsorpsiyona etkisinin incelenmesi amacıyla 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 ve 1 g.’ lık miktarlar için denemeler yapılmıştır. Bunu sonucunda adsorban miktarı arttıkça, adsorbe edilen asit miktarının arttığı görülmüştür. Son olarak başlangıç asit konsantrasyonunun adsorpsiyona etkisinin incelenmesi için hazırlanan %2,5; %5 ve %20 ‘lik asit konsantrasyonlarında ve optimum adsorban miktarında denemeler yapılmıştır. Optimum adsorban miktarı 0,4 gram olarak belirlenmiştir. Bu denemelerin sonucunda başlangıç asit konsantrasyonu arttıkça, ayrılan asit yüzdesinin azaldığı görülmüştür.

İyon değiştirici kullanılarak yapılan denemelerde de adsorpsiyon denemelerinde olduğu gibi sulu asit çözeltisiyle reçinenin dengeye gelme süresinin belirlenmesi için aynı işlemler tekrarlanmıştır. Amberlite IRA-67 ile her iki asidin de dengeye gelme süresi ortalama 120 dakika olarak belirlenmiştir. Daha sonra reçine miktarının ve başlangıç asit konsantrasyonunun iyon değişimine etkisi incelenmiş ve adsorpsiyonla aynı sonuçlar elde edilmiştir.

İyon değişimi ve adsorpsiyon prosesleri, ayrılan asit yüzdesi açısından karşılaştırıldığında Amberlite IRA-67 nin aktif karbona oranla daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.

Ayrıca adsorpsiyon ve iyon değişimi denemeleri için Langmuir ve Freundlich izotermleri hesaplanmıştır. Laktik asidin her iki izoterme de uyduğu fakat sitrik asidin aktif karbonla adsorpsiyonun Freundlich izotermine uygunluk göstermediği görülmüştür.