Seyreltik sulu çözeltilerden emülziyon tipi sıvı membranlarla fenolün giderilmesi ve geriye kazanılması

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: Sıvı membran, emülziyon tipi sıvı membranlar, fenol giderilmesi, fenolün geriye kazanılması, seyreltik çözeltiler, karışımların ayrılması. Emülziyon tipi sıvı membran prosesi nükleer endüstri, hidrometalurji ve atıksu arıtımındaki uygulamalarda karışımların ayrılmasında kullanılan yeni ve etkin bir metottur. Emülziyon tipi sıvı membranlar iki karışmayan fazın bir emülziyon teşkili suretiyle hazırlanır ve daha sonra ise bu emülziyon üçüncü bir faz (sürekli faz veya besleme fazı) içerisinde dağıtılır. Atık sularında fenol bulunan endüstrilerin başında petrol rafinerileri ve petrokimya endüstrileri gelmektedir. Bunlara ilaveten reçine, patlayıcı maddeler, kağıt, plastik, cam, lastik sanayilerinin de atık sularında fenole rastlanmaktadır. Çeşitli ligandlar kullanan sayısız solvent ekstraksiyon yöntemleri de hidrometalurji ve atıksu arıtımı gibi proseslerde metal ekstraksiyonu için ticari olarak kullanılmaktadır. Bununla beraber solvent ekstraksiyonunun bir dezavantajı büyük miktarda çözücü ve ligand gibi maddelere gereksinimdir. Su-organik-su (W-0-W) tipi sıvı membran sistemi mükemmel ayırma teknikleri sağlarken gerekli olan ligand ve çözücü miktarları da önemli oranda azalmaktadır. Sıvı membran fazı, yüzey aktif madde (SPAN 80) ve çözücü kerosenden ibarettir. Bu çalışmada fenolün sulu çözeltilerden emülziyon tipi sıvı membran prosesi ile ekstraksiyonunu sağlayan önemli değişkenler ve bunların ayırma prosesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu parametreler; membran viskositesi, muamele oranı (besleme hacmi/emülziyon hacmi), yüzey aktif madde konsantrasyonu, besleme çözeltisi pH ve konsantrasyonu, karıştırma hızı ve faz oranıdır (sıyırma çözeltisi hacmi/membran hacmi). 100-550 mg/L arasında değişen fenol konsantrasyonlarına sahip besleme çözeltilerinden fenolün ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. pH = 4, faz oram, = 1, karıştırma hızı (300 dev./dak), %3 SPAN 80 ve %2 (w/w) NaOH çözeltisi gibi değişkenler optimum parametreler olarak tesbit edilmiştir. Uygun şartlarda, fenolün yaklaşık %96 sı, bulunduğu çözeltiden giderilebilmektedir. Fenol konsantrasyonunu 2 dakika gibi kısa bir süre içerisinde 550 mg/L den 5-10 mg/L ye düşürmek mümkün olmuştur.

PHENOL REMOVAL AND RECOVERY FROM A DILUTE AQUEOUS SOLUTIONS BY EMULSION TYPE OF LIQUID MEMBRANES SUMMARY Key words. Liquid membrane, emulsion type liquid membranes, phenol removal, phenol recovery, dilute solutions, separation of mixtures. Emulsion type liquid membrane process is a new and effective method for separation of mixtures with applications in the nuclear industry, hydrometallurgy and wastewater treatment. The emulsified liquid membrane is made by forming an emulsion of two immiscible phases and then dispersing the emulsion in a third phase (i.e. continuous or feed phase). Phenol is mainly found in the wastewaters of such industries as petroleum refineries and petrochemicals. In addition phenol is also contained in the wastewaters of industries of resins, explosives, paper, plastics, glass and rubbers. Numerous solvent extraction techniques using various ligands are also used as commercial in such processes as hydrometallugy and wastewater treatment. However one of the disadvantage of solvent extraction is the necessity of solvents and ligands of large quatities. Water-oil-water (W-O-W) type of liquid membrane system provides excellent separation techniques and thus this causes a substantial reduction in the amount of ligands and solvents. Liquid membrane phase consist of a surfactant (SPAN 80) and solvent (kerosen). In this study the most important parameters that provide the extraction of phenol from aqueous solutions and their effect on extraction efficiency were examined by liquid membrane process. These parameters are determined to be as membrane viscosity, treatment ratio (feed volume / emulsion volume), surfactant concentration, feed concentration and pH, mixing speed and phase ratio (stripping solution volume / membrane volume). The phenol was extracted from the aqueous feed solutions in which phenol concentration ranged from 100 to 550 mg/L. Optimum parameters were found to be as: pH = 4; phase ratio, 0=1; mixing speed (300 rpm); 3% SPAN 80 and 2% NaOH. Under the suitable conditions, about 96% of the phenol in the feed solutions could be removed from the solution. It has been possible that the phenol concentration were reduced from 550 mg/L to 5-10 mg/L within two minutes.