Düşük rodyum içerikli atık banyo çözeltilerinden elektrodiyaliz metodu ile rodyum geri kazanımı

Platin grubu metallerine dahil olan rodyum metali, üretim aşamaları zorlu olan kıymetli bir metaldir. Yüksek yansıtma özelliğine sahip olmasıyla beraber, korozyon direncinin de yüksek olması bu nadir metalin kullanım alanlarının belirlenmesinde rol almaktadır. Sertlik ve yüksek yansıtıcılık özelliklerinden dolayı elektrolitik kaplamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer platin grubu metallerle yaptığı alaşımlar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomotiv sektöründe katalitik konvertör üretiminde geniş kullanım alanı bulmaktadır. Kuyumculukta son nihai beyaz altın mücevherat üretiminde, yansıtıcılığın arttırılması, korozyonun önlenmesi ve nikel alerjisinin önüne geçilmesi için son ürüne rodyum kaplama yapılmaktadır. Geniş kullanım alanlarının yer aldığı rodyum metalinin, cevherden elde edilmesi rodyumun kompleks yapısı nedeniyle zorlu bir süreçtir. Rodyum doğada bakır ve nikel madenlerinde ikincil ürün olarak bulunur ve maliyetli, uzun ve dikkat gerektiren bir üretim süreci sonucu elde edilebilir. Rodyumun zorlu üretim aşamalarından dolayı, ikincil kaynaklardan geri dönüşümü önem arz etmektedir. Rodyum geri dönüşüm çalışmalarında; çöktürme, elektroliz, solvent ekstraksiyonu gibi çeşitli çalışmalar yapılmıştır ve yapılmaya da devam etmektedir. Rodyum üretim firmaları, kendi içlerinde uyguladıkları prosedürleri gizli tutmaktadır. Rodyum metalinin sıvı faza alma işlemi zor bir proses olduğu için, rodyum metalinin sıvı atıklarının geri dönüşümünde rodyumun katı olarak değil de sıvı formda geri kazanılması önem göstermektedir. Bu çalışmamızda, kuyumculuk sektöründen elde edilen, düşük rodyum konsantrasyonuna sahip atık rodyum kaplama banyolarının içerdiği rodyumun tekrar sıvı formda geri kazanımı amaçlanmıştır. Rodyumun sıvı formda geri kazanımını membran teknolojisinden yararlanılarak kurulan elektrodiyaliz düzeneği ile kirlenmiş banyo içeriğinden ayırmak ve derişikleştirmek için çeşitli deneysel çalışmalar yapılmıştır. Elektrodiyaliz düzeneğinde iyonik membranlar vasıtası ile rodyumun seçici geçirgen katyon değiştirici membrandan belirlenen akım yoğunluğunda geçişleri incelenmiş ve uygun çalışma koşulları tespit edilmiştir. Elektrodiyaliz düzeneğimiz öncelikli olarak anyonik ve katyonik membranın beraber kullanıldığı üç odalı kesikli sistem olarak tasarlanmıştır. Optimum koşullar belirlenmediği için verimli sonuçlar elde edilememiş ve anyonik ve katyonik membranların iki odalı elektrodiyaliz düzeneğinde ayrı ayrı incelenmesi öngörülmüştür. İki odalı elektrodiyaliz düzeneğinde öncelikli olarak katyon değiştirici membranların etkinliği incelenmiştir. Farklı akım yoğunlukları ve farklı başlangıç koşullarında yapılan çalışmalarda, 200 A/m2 sabit akım yoğunluğu ile 200 ppm başlangıç konsantrasyonu optimum koşullar olarak belirlenmiştir. Anyon değiştirici membranların incelendiği iki odalı elektrodiyaliz düzeneğinde, anyonların taşınımı katyon değiştirici membranlarda elde edilen katyon taşınım verimine göre çok hızlı olarak gerçekleşmiştir. Kuyumculuk sektöründeki kaplama banyolarının atık olarak ayrılmasının önemli nedenlerinden biri de içerdiği asit miktarının zamanla artış göstermesidir. Anyonik membranların kullanıldığı elekrodiyaliz düzeneği ile yapılan çalışmalarda, banyonun içerdiği asit miktarının kolayca azaltılabildiği görülmüştür. Katyon değiştirici ve anyon değiştirici membranların beraber kullanıldığı 4 odalı seri çalışan elektrodiyaliz düzeneği tasarlanmış ve çalışma rodyum zenginleştirme verimini incelemek için çalıştırılmıştır. Uygulanan farklı akım yoğunluklarına rağmen rodyum taşınım verimi değişmemiştir, bu da bize membran alanının etkin akım yoğunluğu belirlenmesinde etkin olduğunu göstermiştir. Düşük rodyum taşınım verimini arttırmak için basınç yürütücü kuvvetinin de sisteme uygulandığı bir elektrodiyaliz sisteminin kurulması gerektiği görülmüştür. Sonuç olarak, anyon değiştirici ve katyon değiştirici membranların kullanıldığı elektrodiyaliz düzeneği ile atık rodyum banyolarının kullanım ömrü uzatılabilir ve rodyum metalinin daha uzun süre kullanımı sağlanabilir. Atık banyolardaki rodyum içeriği, kirliliklerden elektrodiyaliz yöntemi ile temizlenebilir ve uygun çalışma koşullarında rodyumun sıvı fazda geri kazanımı sağlanabilir.