Elektrodiyaliz yöntemi ile model çözeltilerden sitrik asit geri kazanımı

Abstract

İlaç, gıda, kozmetik ve diğer kimyasal ürünlerde geniş ölçüde kullanılan sitrik asit ihtiyacı her yıl artmaktadır. Fermente mayalarından elde edilen sitrik asit üretimi için klasik metotlar; pH kontrolü için baz ilavesi, nötralizasyon, ısıtma ve filtrasyon, saflaştırma için iyon değişimi ve evaporasyon ile derişikleştirme dahil pek çok adımları içermektedir. Bu süreçlerin, büyük ölçüde atık üretmesi nedeniyle, elektrodiyaliz tekniği, sitrik asidin klasik metotlarla geri kazanımına alternatif olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada sitrik asidin model çözeltilerden geri kazanımı, etkin bir membran ayırma süreci olan elektrodiyaliz yöntemi ile incelenmiştir. Deneyler üç bölmeli bir elektrodiyaliz hücresinde, kesikli geri döngülü olarak yürütülmüştür. Elektrodiyaliz hücresinde Ionac MC 3470 katyon ve MA 3475 anyon değişim membranları kullanılmıştır. Model çözelti kullanılarak yapılan deneylerde uygulanan gerilimin, çözelti akış hızının, başlangıç sitrik asit derişiminin ve pH değerinin sitrik asit geri kazanımına, akım verimine ve enerji tüketimine olan etkileri incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda; % 96.88’lik bir akım verimi ve 6.48 kWh/kg’lık enerji tüketimi ile 270. dakikada % 99.5’lik sitrik asit geri kazanımına; 15 Volt gerilimde, 2.60 mL/s çözelti akış hızında, 8.0 g/L başlangıç derişiminde ve pH=3.0 değerinde ulaşılmıştır. Sonuçlar elektrodiyalizin monopolar membranlar kullanılarak model çözeltilerden sitrik asit giderimi için etkili bir yöntem olduğunu göstermiştir.

The requirement of citric acid, which is widely used in the field of pharmaceuticals, foods, cosmetics and other chemical products, is increasing every year. The traditional process for the production of citric acid from fermentation broth’s consist of several steps, including base addition for pH control, neutralization, heating and filtration, ion exchange for purification and concentration by evaporation. Because of this process generates a considerable amount of waste, the electrodialysis technique uses as an altenative to the traditional citric acid recovery process. In this study, the feasibility of the recovery of citric acid from its model solutions by electrodialysis, which is the one of the electrochemical membrane separation method, has been investigated. Experiments have been conducted at a three compartment cell by applying batch recirculation mode. Ionac MC 3470 cation and MA 3475 anion exchange membranes has been used in electrodialysis cell. In the experiments made by electrodialysis method with using model solutions, the effects of applied potential, flow rate, initial citric acid concentration and pH value were examined on the recovery of citric acid, current efficiency and energy consumption. The result of studies; 99.5 % recovery of citric acid have been reached to with 96.88 % current efficiency and 6.48 kWh/kg energy consumption at 270th minute, at 15 volt potential, 2.60 mL/s flow rate , 8.0 g/L initial concentration and pH=3.0 value. The results have indicated that electrodialysis is an effective method for recovery of citric acid from model solutions by using monopolar membranes.