Ekstraksiyon i leminde minimum düzeyde su kullan m , enerji tüketimi, i ve zaman, di er yandan maksimum düzeyde çözünen maddenin transferi optimize edilmesi gereken hususlard r.
5.1.1 Su /Etil Asetat oran n ekstraksiyon verimine etkisi.
(1/1) ,(1/2) ve (2/1) su/ etil asetat( %84.39 ) çözeltisi hacimsel oranlar ndan yararlan larak yap lan 3 ekstraksiyon denemesi sonuçlar a a da görülmektedir. (pH:4.5)
Çizelge 5.2 : A rl kça % 84.39 etil asetat ihtiva eden örneklerin muhtelif (Etil
asetat /su) hacimsel oranlar ndan yararlan larak yap lan ekstraksiyon i lemleri sonras etil asetat faz bile im de i imleri.
(Su /Etil Asetat) oran E.Alkol Aseton MDK Etil Asetat Ba lang ç 14.74 0.50 0.37 84.39 1 /2 6.57 0.36 0.31 92.76 1/1 3.83 0.27 0.36 95.54 2/1 1.29 0.13 0.36 98.22
ekil 5.8 : A rl kça % 84.4 etil asetat ihtiva eden çözeltilerin ekstraksiyonlar
sonucu elde edilen etil asetat faz nda bulunan safs zl klar n a rl k yüzdelerinin Su/EA hacim oranlar na ba l olarak de i imi.
Ba lang ç 1/2 1/1 2/1
kici grup denemelerde, ba lang çta etil asetat a rl k yüzdesi %96.3 olan etil asetat çözeltileri, hacmen (1/1) , (1/2) ve (2/1) oran nda su ilave edilerek ekstrakte edilmi tir. Bu grup denemelerin sonuçlar da Çizelge 5.3 de görülmektedir.
Çizelge 5.3 : A rl kça % 96.3 etil asetat ihtiva eden örneklerin muhtelif (su /Etil
asetat) hacimsel oranlar ndan yararlan larak yap lan ekstraksiyon i lemleri sonras etil asetat faz bile im de i imleri.
(Su/Etil Asetat) oran E.Alkol Aseton MDK Etil Asetat Ba lang ç bile imi 1.05 0.83 0.82 96.3 1 /2 0.42 0.57 0.80 97.32 1/1 0.27 0.46 0.83 97.41 2 / 1 0.10 0.22 0.89 97.74
ekil 5.9 : A rl kça % 96.3 etil asetat ihtiva eden çözeltilerin ekstraksiyonlar
sonucu elde edilen etil asetat faz nda bulunan safs zl klar n a rl kça yüzdelerinin Su/EA hacim oranlar na ba l olarak de i imi.
Üçüncü grup denemelerde, ba lang çta etil asetat a rl k yüzdesi %93.92 olan etil asetat çözeltisi, (1/2) hacimsel oran nda su ilave edilerek ekstrakte edilmi tir. Akabinde tekrar ayn oranda su(1/2) ile ikinci bir ekstraksiyon yap lm t r. Bu grup denemelerin sonuçlar da Çizelge 5.4 de görülmektedir.
Çizelge 5.4 : A rl kça % 93.92 etil asetat ihtiva eden çözeltinin ard ard na 2 defa
(1/2) hacimsel oranda su ile ekstraksiyonu sonras etil asetat faz bile im de i imleri.
(Su/Etil Asetat) oran E.Alkol Aseton MDK Etil Asetat Ba lang ç bile imi 3.08 1.18 1.67 93.92 1. y kama sonras 1.93 1.11 2.07 94.78 2. y kama sonras 0.81 0.71 1.86 96.46
Sonuçlar incelendi inde su ile ekstraksiyon i leminin etil asetat tan etil alkol ün ve (daha az verimle bile olsa) aseton un uzakla t r lmas nda oldukça etkili oldu u, buna kar l k su faz nda çözünürlü ü çok dü ük olan metilen diklorür ün uzakla t r lmas nda etkili olmad görülmektedir.
Ekstraksiyon i leminde tek a amada ne kadar su kullan laca ba lang ç a amas nda bulunan aseton, etil alkol , asetik asit ve metilen diklorür oranlar na ba l d r. Fakat ektraksiyon i leminde birden fazla çözünenin faz geçi i yapmas nedeniyle teorik bir da l m katsay s (K) hesaplamak oldukça güçtür. Çünkü faz transferi yapan bile enlerin birbirleri üzerindeki etkileri olacakt r.
Kademeli çapraz ekstraksiyon i lemi uygulanarak istenen bile ime ula ana dek kademe say s n n art r labilir. Etil asetat oranla (1/2) su al narak ekstraksiyon i lemi uygulan r. Su faz ayr ld ktan sonra kalan etil asetat içindeki aseton , etil alkol yüzdeleri limit d olmas durumunda tekrar ayn oranda su al narak i lem tekrarlan r. Sürece etil alkol yüzdesinin limit de er (%1) ve aseton yüzdesinin limit de erin (%2) alt nda oluncaya kadar devam edilir.
Yüksek oranda etil alkol, aseton içeren su faz , daha sonra vakumlu basit distilasyon i lemine tabi tutularak etil alkol ve aseton dan büyük oranda ayr t r larak tekrar sonraki ekstraksiyon batch lerinde kullan labilir. Daha sonra istenirse vakumlu batch basit distilasyon ile ayr lan belirli oranda su içeren etil alkol, aseton distilat Pressure Swing Adsorpsion (PSA) yöntemi veya daha farl yöntemlerle uygulanarak dehidrasyonu sa lanabilir. Böylece etil alkol- aseton kar m kazan m da mümkün olacakt r [21]. Ayr lan su tekrar sistemde kullan labilir.
5.1.2 Ekstraksiyon i lemine pH de erinin etkisi ve etil asetat tan asetik asit in uzakla t r lmas
pH de i iminin ekstraksiyon i lemi üzerine nas l etki yaratabilece i konusu bile enlerin moleküler yap s incelenerek de erlendirebilir.
Etil alkol ve asetonun molekül yap s na bak ld nda; CH3CH2-OH - Etil alkol
Aseton ;
4.4 paragraf nda de inildi i gibi pH de eri de i iminin düz zincire ba l OH ve = O gruplar üzerinde etkisi yoktur. Bu nedenle pH de i imin etil alkol,aseton çözünürlü ü üzerinde etkili olamayaca görülmü tür.
Asetik asit incelenirse; Asetik asit:
pH de i iminin asetik asit çözünürlü ü üzerinde etkili olmas olas görülmü tür. Yine 4.4 paragraf nda belirtildi i gibi karboksilik asit grubu ta yan organik bile ikler, baz ilavesi ile nötralizasyon reaksiyonu sonucu tuz format na dönü türülebilir. Bu sayede su faz nda çözünmeleri sa lan r.
Bu amaçla sabit (1/2) (su/etil asetat) hacim oran nda pH de erleri 3.2 , 5.0 ve 6.3 olacak ekilde ektraksiyon denemeleri yap lm t r. Bu denemelerin sonuçlar Çizelge 5.5 de görülmektedir. pH de i imi, çözeltiye Sodyum bikarbonat(NaHCO3) ilave
Çizelge 5.5 : De i ik pH düzeylerinde yap lan ekstraksiyon denemeleri sonunda
elde edilen etil asetat faz nda safs zl k a rl k yüzdelerinin de i imi. pH E.Alk ol % Aseton % MDK % Asetik Asit % Etil Asetat % Ba lang ç bile imi 7.67 0.78 0.96 4.69 85.88
3,2 4.56 0.60 1.01 3.58 90.22 5 4.55 0.59 0.94 1.98 91.91 6,3 4.78 0.63 0.95 0.59 93.03
ekil 5.10 : (1/2) (Su /Etil Asetat) hacim oran ndan yararlan larak yap lan
ekstraksiyon denemelerinde, ba lang çta yap lan pH de i imlerinin, deneme sonunda elde edilen etil asetat faz içinde bulunan safs zl klar n a rl k yüzdeleri üzerine etkisi.
Yüksek pH de erinde yap lan ekstraksiyon denemelerinde, özellikle asetik asidin tuz (Sodyum Asetat) olu turarak su faz nda çözünmesi sonunda asidik asidin yüksek oranda su faz na geçti i görülmektedir. Fakat etil alkol ve aseton bu pH aral nda transfer oran nda büyük bir de i im gözlenmemi tir.
pH de erinin yükseltilmesi ile asetik asit ile sodyum bikarbonat aras nda nötralizasyon tepkimesi sonras olu an organik tuz yap s , su faz na geçirilir ve bu
ekilde asetik asit , etil asetat faz ndan uzakla t r lm olur. Çizelge 5.6 de su faz nda bulunan asetik asidin etil asetat ve di er baz çözücülerde transfer oran verilmi tir.
Çizelge 5.6 : Organik çözücülerde bulunan asetik asidin transfer katsay s ve suda
çözünürlü ü
Çözücü Transfer Katsay s 20 C Suda çözünürlü ü 20 C n-Butanol 1.6 >10 Etil Asetat 0.9 10 MIBK 0.7 2.0 Toluen 0.06 0.05 n-Hekzan 0.01 0.015
Çizelgeda görüldü ü üzere asetik asidin etil asetat faz ndan su faz na geçi kat say s oldukça yüksektir.
pH de erinin yükseltilmesi ile a a daki tepkime meydana gelmektedir.
CH3COOH+NaHCO3 CH3CO2 - Na+(suda çözünür tuz)+H2O + CO2 (5.1)
Bu ekilde asetik asidin su faz na geçirilmesi sa lan r.
Su faz ayr ld ktan sonra su faz suda çözünürlü ü çok dü ük olan çok az miktarda ba ka bir organik çözücü ile ektraksiyon i lemine al narak ve pH de eri tekrar dü ürülerek asidik asittin su faz ndan çözünürlü ü olmayan az miktarda ba ka bir organik çözücüye al nmas mümkündür. Reaksiyon a a daki ekilde olacakt r. CH3COO - Na+(suda çözünür tuz)+HCI CH3COOH+NaCI (5.2) Sonuç olarak önerilen proses ak ekil 5.11 de belirtildi i ekilde olacakt r.
Kullan m D Sat lacak Distile Çözücü Kar m Deri ik At k Kar m
n. a ama 2. a ama 1. a ama
Sodyum Sülfat lave Proses Su Kulan m D Çözücü Kar m
Etil Asetat Ak
Proses Su Ak
ekil 5.11 : Önerilen proses ak emas