Pirinç atıklarının liçi ve iyonik sıvıların solvent ekstraksiyonda kullanımının incelenmesi

Günümüzde tüm dünya ülkelerini ilgilendiren konuların başında atıklardan geri kazanım, enerji kaynaklarının verimli kullanımı ve çevre kirlilğine karşı önlemler gelmektedir. Aslına bakılırsa bu üç kriter birbirinden bağımsız değil hatta birbirini birinci dereceden ilgilendiren konulardır. Çünkü atıklardan geri kazanım enerji tasarrufunu doğrudan etkilemekte ve çevre kirliliğini önlemede en etkili yollardan birini oluşturmaktadır. Bu bağlamda dünyadaki en büyük sektör madencilik ve metalurjidir. Geleneksel yöntemlerin yukarıda saydığımız kriterlere yeterince cevap verememesi bilim insanlarını daha verimli ve çevreyle dost prosesler ve malzemeler geliştirmeye yöneltmiştir. Bu doğrultuda en başarılı alternatiflerden biri geri kazanım sektöründe geleneksel pirometalurjiye alternatif olarak hidrometalurjinin geliştirilmesidir. Hidrometalurjinin artıklardan (hurda, curuf, baca tozu vb) kazanımında pirometalurjiye olan üstünlüğü onu bu sektörde daha da yukarıya taşımıştır. Hidrometalurji prosesi de günden güne kendini yenilemekte ve çevreyle daha uyumlu üretim yöntemleri sunmaktadır. Bu yeniliklerin başında yeni nesil kimyasallar gelmektedir. İyonik sıvı olarak da adlandırılan bu yeni nesil çözücüler 100°C'nin altında sıvı kalabilen ergiyik tuzlar olarak genel bir tanım yapılsa da, son dönemde oda sıcaklığında dahi sıvı olarak kullanılabilen kimyasallar olarak ön plana çıkmaktadırlar. Moleküler yapıda olmamaları ve iyonik karakter göstermeleri sebebiyle yeni bir çözücü sınıfını temsil etmektedirler. Bu sıvılar genellikle organik ya da inorganik anyonlar ile organik olmayan katyonlardan oluşmaktadırlar. Hidrometalurjinin en önemli basamaklarından olan liç ve solvent ekstraksiyonda başarı ile kullanılabilen çevreci özelliğiyle yeşil çözücüler olarak bilinen bu iyonik sıvılar eşsiz fiziksel özellikleriyle geleneksel çözücülerin yerini almaktadırlar. Bu çalışmada pirinç atıklarında bulunan önemli miktardaki bakırve çinkonun hidrometalurjik yollarla geri kazanımı, klasik asit liçi ve ardından alternatif ekstraktant olarak iyonik sıvı kullanılan solvent ekstraksiyon işlemi uygulanarak incelenmiştir. Bu amaçla önce sülfürik asit liç deneyleri oksitleyici kullanılan ve kullanılmayan durumlarda uygulanmıştır. Liç deneylerinde; süre (15-180 dk), sıcaklık(25°C-40°C-60°C-80°C), asit molaritesi(0,5 -1-2 - 3M), oksidan ilvesi(hidrojenperoksit), karıştırma hızı(150 - 300 - 450 - 600 dev/dk) ve katı/sıvı oranı(10 -20 -50-100 g/l) parametreleri incelenmiştir. Deneyler sonucunda bakır ve çinko verimine sıcaklık artışının önemli oranda katkısı olduğu gözlenmiştir. Bu deneylerde 80°C de çinko liç verimi %100'e ulaşmıştır.Liç süresinin artması Zn liç verimini pozitif yönde etkilerken, Cu liç verimini diğer etkenlere de bağlı olarak ya düşürmüş yada sabit kalmasını sağlamıştır.Her iki metal liçi için 1M'lıksülfürik asit konsantrasyonun yeterli olduğu saptanmıştır. Oksidan kullanımı Cu liç verimini önemli oranda artırmıştır. Böylece liç işleminde oksidan kullanımının verimleri olumlu etkilediği saptanmıştır. Liç deneylerinden elde edilen solüsyonlara iyonik sıvı kullanılarak solvent ekstraksiyon işlemi uygulanmıştır. Solvent ekstraksiyonda bakır ve çinkoya olan ilgileri bilinen 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate(BmimPF6) ve methyltrioctylammonium cholired(MTOACl) iyonik sıvılarıyla geleneksel çözücü kloroform ekstraktant olarak kullanılmıştır. Her bir ekstraktant önce saf halde kullanılarak ekstraksiyon performansları ölçülmüş, daha sonra BmimPF6 ve kloroform, ditizon ve asetonitril ilekompleks oluşturularak ekstraksiyon verimleri inclenmiştir. Solvent ekstraksiyon deneylerinde çözelti pH'ı(0,25-1,02- 1,9 - 5,02),ekstraktant miktarı değişimi(1, 2 ve 4ml) ve çalkalama süresi(5, 15, 30 dk) parametre olarak incelenmiştir. Solvent ekstraksiyon deneylerinde optimum pH=1,9 olarak belirlenmiştir. Ekstraktant artışının ekstraksiyon verimine çok ciddi bir etkisiolmamış her iki metal için de 1ml yeterli görülmüştür. Sürenin incelendiği deneylerde en yüksek değerler 15dk'lık çalkalama süresinde elde edilmiştir. Çalışmada yeni nesil iyonik sıvılar ile geleneksel solvent olan klorofom deneyleri kıyaslandığında verim değerlerinin genellikle birbirlerine çok yakın ya da iyonik sıvıların bir miktar daha yüksek olduğu görülmüştür. Deneyler sonunda yeni nesil iyonik sıvıların solvent ekstraksiyonda -geleneksel solventlerin sağlık ve çevreye zararları da göz önüne alınarak- başarıyla uygulanabileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Liç işlemi, solvent ekstraksiyon, iyonik sıvı, pirinç atıkları, geri kazanım, bakır, çinko.