Dissolution Kinetics of Borax in Formic Acid Solutions

Abstract

Türkiye dünya bor rezervlerinin % 72'sine sahiptir. Rezerv açısından en çok bulunan bor cevherleri tinkal (Na2O.2B2O3.10H2O) ve kolemanit (2CaO.3B2O3.5H2O)'tir. Türkiye'de önemli tinkal yatakları Kırka'da, kolemanit yatakları ise Emet ve Bigadiç civarında bulunmaktadır. Bunlara ilaveten, Bigadiç'te az miktarda üleksit rezervi mevcut olup Kestelek'te zaman zaman üleksit yan ürün olarak elde edilmektedir. Bor cevherlerinin çeşitli işlemlere tabi tutularak işlenmesi sonucu bor ürünleri elde edilmektedir. Borik asit bu ürünlerden bir tanesidir ve kullanım alanlarının fazlalığından dolayı en önemlilerinden biri olduğu söylenebilir. Borik asit bor cevherlerinin asitler ile çözündürülmesi sonucu elde edilmektedir. Her yöntemin kendine göre bazı avantajları ve dezavantajları vardır. Borik asit üretilirken maliyetin düşük olması ve çevreye verilen zararın en az düzeye indirilmesi en önemli amaçlardandır. Boraksın formik asit çözeltisinde çözünme kinetiği bugüne kadar incelenmemiştir. Bu çalışmada Boraksın formik asit çözeltisinde çözünme kinetiği incelendi. Çalışmada tane boyutu, katı/sıvı oranın küçülmesi, asit konsantrasyonu ve reaksiyon sıcaklığının artmasıyla çözünme hızının arttığı, karıştırma hızının ise çözünme hızını kısmen artırdığı fakat fazla değiştirmediği tespit edildi. Formik asit çözeltisinde Boraksın tamamen çözündüğü deneysel olarak bulundu. Çözünme reaksiyonu ise aşağıdaki gibi gösterebileceği tespit edildi. Na2O.2B2O3.10H2O(k) + 2HCOOH(aq)→ 2HCOONa(aq) +4H3BO3(aq) + 5H2O(S) i Ayrıca, parametrelerin değerlendirilmesiyle çözünme olayının birinci dereceden yalancı homojen reaksiyon modeline uyduğu ve reaksiyon hızının, -ln(l-X) = kt şeklindeki bir model ile gösterilebileceği ortaya konmuştur. Burada t reaksiyon süresini, X dönüşüm kesrini ve k da reaksiyon hız sabitini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Boraks, Bor, Formik Asit, Çözünme Kinetiği.

ABSTRACT DISSOLUTION KINETICS OF BORAX IN FORMIC ACID SOLUTIONS Turkey has 72% of the world's boron reserves. Tincal boron ores(Na2O.2B2O3.10H2O) and colemanite (2CaO.3B2O3.5H2O) are the most abundant in the reserve. In Turkey, the most important tinkal beds are in Kırka and colemanite beds are situated around Emed and Bigadiç. In addition to this, in Bigadiç there is a little ulexite reserves and in Kestelek, ulexite from time to time is obtained as a by-product. Bor products are obtained by the various transactions of boron ores. Boric acid is one of these products and it is said to be that it is the most important one in the extensive field of usage. Boric acid is generated by dissolving boron ores in acid. Every method has its own advantages and disadvantages. While generating boric acid, low cost and the least level of harm to the environment are the most important purposes. By the time, dissolution of borax wasn't investigated in formic acid.In this study, borax resolution formic acid was investigated. In the study it is identified that Grain size, solid / liquid ratio shrinkage,acid concentration, by increasing the temperature of reaction raises the speed of dissolution, and stirring speed partially raises the speed dissolution but not changes. It is found that borax was completely dissolved in formicacid. Dissolution reaction is shown below. Na2O.2B2O3.10H2O(k) + 2HCOOH(aq) → 2HCOONa(aq) +4H3BO3(aq) + 5H2O(S) iii Parameters can also be changed; dissolution event : 'pseudo-first-order homogeneous balance' were in accordance with. -ln(l-X)=kt are in conformity with the model. t :reaction time, XB : conversionfraction, k: reactin rate constant Key Words: Borax, Boron, Formic Acid and Dissolition Kinetics.