Nadir Toprak Elementleri İçeren Çözeltilerin Solvent Ekstraksiyon İşleminin İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: UTKU HATİPOĞLU
Danışman: Burak Birol
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Nadir toprak elementleri, günlük hayatımızda sıklıkla kullandığımız başta elektronik cihazlar olmak üzere, elektrikli araçlar, optik camlar, lazerler gibi pek çok alanın yanı sıra savunma sanayii ve enerji üretim sistemleri gibi stratejik alanlarda da kullanılmaktadır. Kullanım alanlarının bolluğu ve bu ürünlere olan talebin gün geçtikçe katlanarak artması bu elementlere olan talebi arttırmaktadır. Nadir toprak elementleri sahip oldukları benzersiz özelliklerinden dolayı kullanıldıkları alanlarda başka elementlerce ikame edilememektedirler. Stratejik kullanım alanları ve yerlerinin doldurulamaz oluşunun beraberinde rezervlerinin oldukça kısıtlı oluşu, bu elementlerin üretimini önemli hale getirmiştir. Nadir toprak elementlerinin üretimi hidrometalurjik yöntemlerle yapılabilmektedir. Bu elementlerin benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmalarından dolayı bir arada bulunma eğilimleri ayrıştırılmalarında problem oluşturmaktadır. Bu yüzden hidrometalurjik yöntemler nadir toprak metallerin üretimindeki tek alternatiftir. Solvent ekstraksiyon yöntemi sulu çözeltilerdeki metal iyonlarının, organik solventler kullanılarak ayrıştırılmasını sağlayan bir yöntemdir. Ayrıştırılması güç olan nadir toprak elementlerinin hem birincil hem de ikincil üretimi proseslerinde bu yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemde ilk aşamada, kullanılan organik solventler sahip oldukları özelliklere göre belirli metal iyonlarıyla seçici olarak bağ kurarlar, bu işleme yükleme adı verilir. Yükleme aşamasından sonra organik faza geçmiş olan metal iyonları, sıyırma adı verilen bir sonraki aşama ile organik solventlerdeki komplekslerden koparılarak inorganik faza geçirilir. Bu şekilde solvent ekstraksiyon prosesi tamamlanır ve metal iyonları iki ayrı çözeltide ayrıştırılmış olarak elde edilir. Yapılan bu çalışmada çözeltiye alınmış nadir toprak elementlerinin solvent ekstraksiyon prosesi ile ayrıştırma davranışı incelenmiştir. Solvent ekstraksiyon işlemini öncesinde hazırlanan besleme çözeltisi floresan fosfor tozunun liç edilmesi ile elde edilmiştir. Bu liç işlemi iki aşamalı bir prosesle gerçekleştirilerek, besleme çözeltisinin mümkün olan en az oranda empürite içermesi sağlanmıştır. Bu işlemle çözeltiye, fosfor tozunun yapısındaki nadir toprak elementlerinden itriyum ve evropiyumun geçmesi sağlanmıştır. Solvent ekstraksiyon prosesinde yükleme ve sıyırma işlemlerine parametrelerin verim üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre yükleme aşamasının 4 kez tekrarlanması sonucunda itriyumun tamamen çözeltiden uzaklaştırılarak evropiyumdan ayrıştırılabildiği sonucuna varılmıştır.