Laktik asidin sulu çözeltilerden bitkisel yağlar ve trioktilamin kullanılarak tepkimeli özütleme yöntemi ile geri kazanımı

Abstract

Son yıllarda karboksilik asitlerin kullanım alanlarının ve üretim maliyetlerinin artması ile birlikte çeşitli ortamlardan ayrımı daha da büyük bir önem kazanmıştır. Laktik asit (LA) endüstride en yaygın kullanılan karboksilik asitlerden biridir ve bu sebeple geri kazanımı ve saflaştırılması üzerine çalışmaların gerek akademik gerekse de endüstriyel önemi büyüktür. Amaca ulaşmak için çeşitli yöntemler test edilmiş ve kolay uygulanabilirliği, düşük maliyeti, yüksek verimi ve düşük enerji gereksinimi sebebiyle tepkimeli özütleme yönteminin diğerlerine göre daha avantajlı olduğu gösterilmiştir. Fakat süreçte kullanılan kimyasalların yüksek toksik etkisi alternatif organik faz çözücülerinin ortaya çıkarılmasını gerektirmiştir. Bu yüksek lisans tezinde, laktik asidin çeşitli çevre dostu seyrelticiler ve trioktilamin (TOA) özütleyicisi kullanılarak tepkimeli özütleme yöntemi ile sulu çözeltilerden geri kazanımı çalışılmıştır. Bulgular 1-oktanol ile elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada sekiz farklı bitkisel yağ (ayçiçek, aspir, badem, fındık, kanola, mısır, soya, susam yağları) test edilmiş ve en yüksek geri kazanım değerleri aspir yağı ile elde edilmiştir. Sistemin 45 dakikada dengeye ulaştığı ve artan çözelti pH değeri ve sıcaklık ile birlikte ayırma verimlerinin düştüğü gözlenmiştir. Aspir yağının organik faz seyrelticisi olarak kullanıldığı deneylerde artan TOA ve LA derişimi ile birlikte geri kazanım yüzdeleri artmıştır. Seyreltici olarak 1-oktanol kullanıldığında derişim etkisi başlangıç asit ve amin derişimine bağlı olarak değişmiştir. En yüksek geri kazanım verimleri aspir yağı ve 1-oktanol ile sırasıyla %83,1 (KD=4,905) ve %96,9 (KD=31,49) olmuştur. Yüksek LA derişimlerinde, iki farklı seyreltici ile elde edilen verimlerin birbirlerine çok yakın olduğu gözlenmiştir. Takip eden çalışmalarda organik fazdaki laktik asidin %99'dan fazlası ikinci sulu faza özütlenmiştir. Geri özütleyiciler arasında en yüksek geri özütleme verimine NaOH ile erişilmiştir. Bu yüksek lisans tezi bitkisel yağların laktik asidin tepkimeli özütlenmesi sırasında organik faz seyrelticisi olarak geleneksel zehirli organik çözücülerin yerine kullanılabileceğini açık bir şekilde göstermiştir.

In the recent years, separation of carboxylic acids from various media has gained a great importance with the increase in their usage areas and production costs. Lactic acid (LA) is one of the most widely used carboxylic acids in industry and therefore, the studies on its recovery and purification have a great academic and industrial importance. Several methods have been tested to reach the aim and reactive extraction technique has been shown as more advantageous compared to the others due to its practicality, high efficiency, low cost, and low energy demand. However, due to the high toxic effect of the chemicals used in the process, the exploration of the alternative organic phase diluents is required. In this MS thesis, recovery of lactic acid by reactive extraction using various environmentally-friendly diluents and trioctylamine (TOA) extractant was studied. The results were compared with those obtained with 1-octanol. Eight different vegetable oils (sunflower, safflower, almond, hazelnut, canola, corn, soybean, sesame oils) were tested in the study and the highest recovery values were obtained with safflower oil. It was observed that the system reached the equilibrium by 45 minutes and the separation efficiencies decreased with the increase in the solution pH and temperature. The recovery percentages increased with the increase in LA and TOA concentrations in the experiments safflower oil was used as the organic phase diluent. Concentration effect varied depends on the initial concentrations of the acid and amine when 1-octanol was used as the diluent. The highest recovery efficiencies were 83.1% (KD=4,905) and 96.9% (KD=31,49) with safflower oil and 1-octanol, respectively. At high LA concentrations, the efficiencies obtained with two different diluents were observed to be very close to each other. In the following studies, more than 99% of the lactic acid in the organic phase was extracted into the second aqueous phase. The highest back extraction efficiency was reached with NaOH among the back extractants studied. This MS thesis clearly showed that vegetable oils can be used as the organic phase diluents instead of toxic conventional organic diluents during the reactive extraction of lactic acid.