Çinko içeren malahit cevherinden bakır/çinko katalizörlerinin üretimi

Bu çalışmada, malahit cevherinden benzenin fenole tek kademeli sıvı faz oksidasyon reaksiyonunda kullanılmak üzere CuO/ZnO katalizörleri sentezlendi. Bir bakır cevheri olan ve aynı zamanda çinko içeren malahit cevheri liç işlemine tabi tutularak cevherin yapısındaki bakır ve çinko iyonları halinde amonyak/amonyum nitrattan oluşan liç çözeltisine alındı ve liç kinetiği incelendi. Bağımsız parametre olarak amonyak/amonyum nitrat derişimi (C), ortalama tane boyutu (TB), katı/sıvı oranı (K/S), karıştırma hızı (KH) ve reaksiyon sıcaklığı (T) seçildi. Katı boyutu ve katı/sıvı oranının azalması, reaksiyon sıcaklığı ve çözelti derişiminin artması ile liç hızının arttığı gözlendi. Liç reaksiyonunun karışık kinetik modelle temsil edilebileceği belirlendi. Bakır ve çinko iyonlarının her ikisinin çözünme reaksiyonu için aktivasyon enerjisi 16.22 kJ/mol olarak bulundu. Liç prosesinin model denklemleri bakır ve çinko iyonları için sırasıyla aşağıdaki gibi belirlendi. 〖1-(1-X_Cu)〗^(1/3)]〗^2=5.3.10^(-7).(C)^(1.5949 ).(TB)^(-1.0101) .(K/S)^(-0.679).(KH)^0.5647.exp((-1951)/T).t 〖〖[1-(1-X_Zn)〗^(1/3)]〗^2=1.35.10^(-10).(C)^(0.3692 ).(TB)^(-0.7533) .(K/S)^(-0.2461).(KH)^2.0649.exp((-1950.7)/T).t Elde edilen liç çözeltisi kullanılarak birlikte çöktürme yöntemiyle bakır ve çinko iyonlarının karbonat bileşikleri halinde çöktürülmesi sağlandı. Elde edilen karbonatlı bileşiğin kalsinasyonu ile oksit halinde Cu/Zn katalizörü hazırlandı. Sentezlenen ikili CuO/ZnO katalizörünün yapısal karakterizasyonu için XRD, BET, SEM-EDS, TGA-DTA, FT-IR analiz teknikleri uygulandı. Hazırlanan katalizörlerin, sıvı fazda benzenin fenole tek kademeli oksidasyon reaksiyonunda katalitik etkisi araştırıldı. Bağımsız parametre olarak askorbik asit derişimi, katalizör miktarı, reaksiyon süresi, karıştırma hızı, benzen derişimi ve reaksiyon sıcaklığı seçildi. Hazırlanan CuO/ZnO ikili katalizörün literatürde belirtilen katalizörlere oranla iyi bir aktiviteye sahip olduğu belirlendi ve maksimum fenol verimi %3.23 olarak hesaplandı. Benzenden fenol üretiminin birinci dereceden kinetik modele uyduğu belirlendi. Reaksiyonun aktivasyon enerjisi 7.09 kJ/mol olarak bulundu.