Ömer-Gecek (Afyonkarahisar) bölgesi jeotermal sularından lityum kazanımı

Abstract

Tez çalışması, jeotermal sulardaki lityumun kazanılması için laboratuvar ortamında adsorban üretilmesi ve üretilen adsorban yardımıyla lityum iyonunun adsorpsiyonunun gerçekleştirilmesi amacıyla yapılmıştır. Çalışmada kullanılan jeotermal su orta entalpili Ömer-Gecek (Afyonkarahisar) jeotermal bölgesinde AFJET A.Ş.’ne ait AF-25 sondaj kuyusundan temin edilmiştir. Lityum iyonuna duyarlı inorganik adsorbanın üretilebilmesi için MnCO3 ve LiOH ile bağlayıcı olarak sodyum silikat (cam suyu) kullanılmıştır. Li/Mn oranına sahip karışım 450 oC’de fırınlama işlemi sonrası değişik sodyum silikat bağlayıcısı kullanılarak hem mukavemet ve hem de adsorpsiyon performansı açısından en uygun bağlayıcı oranı belirlenmiştir. Li/Mn ve bağlayıcı malzemeden oluşan karışım şırınga vasıtasıyla 0.3x0.4cm boyutlarında şekillendirilerek, 105 oC sıcaklıkta etüvde kurutulmuş, 650 oC sıcaklıkta kül fırınında pişirilmiş ve HCl ile asit yıkama işlemleri yapılmıştır. Adsorbanın karakterizasyonu için yapılan x-ışını kırınımı (XRD) analizinde örneklerde spinel kristal yapısına sahip Li2MnO3 pikleri gözlenmiştir. Ayrıca asitle yıkama işleminin spinel kristal yapısının kafes yapısında bozulmaya neden olduğu belirlenmiştir. Yapay lityum stok çözeltisiyle hazırlanmış olan çözeltilerde kesikli adsorpsiyon çalışması sonucunda 1.6 mg/g bir Li+ adsorpdiyon kapasitesine ulaşılmıştır. Bu sayede adsorban malzemenin yüksek konsantrasyonlu Li+ içeren yapay hazırlanmış sularda veya jeotermal sularda belirli bir adsorpsiyon kabiliyetine sahip olduğu anlaşılmıştır. Jeotermal sularda gerçekleştirilen 27 saatlik kolon deneyleri sonucunda da 1 g/dk besleme ile 1,7 ppm lik adsorpsiyon kapasitesine ulaşılmıştır.

The thesis was carried out in order to produce adsorbents in the laboratory for the recovery of lithium in geothermal waters and to perform adsorption of lithium ion with the help of the adsorbent produced. The geothermal water used in the study was obtained from AF-25 drilling well of AFJET AS in Ömer-Gecek (Afyonkarahisar) geothermal region with medium enthalpy. Sodium silicate (glass water) was used as binder with MnCO3 and LiOH to produce lithium ion-sensitive inorganic adsorbent. The most suitable binder ratio in terms of both strength and adsorption performance was determined by using different sodium silicate binder after firing process at 450 oC mixture with Li/Mn ratio. The mixture consisting of Li / Mn and binder material was shaped by means of syringe in the dimensions of 0.3x0.4cm, dried in the oven at 105oC temperature, cooked in ash oven at 650oC temperature and acid washing operations were performed with HCl. X-ray diffraction (XRD) analysis for adsorbent characterization showed that Li2MnO3 peaks with spinel crystal structure were observed in the samples. In addition, it was determined that acid washing process caused deterioration of the spinel crystal structure. As a result of batch adsorption study, Li+ adsorption capacity of 1.6 mg / g was achieved in the solutions prepared with artificial lithium stock solution. Thus, the adsorbent material was found to have a certain adsorption ability in artificially prepared waters containing high concentration Li+ or geothermal waters. As a result of the 27-hour column experiments carried out in geothermal waters, the adsorption capacity of 1,7 ppm was reached with 1 g/min feed.