Titreşim karıştırmalı bilyeli değirmende sodyum borhidrür üretiminde borat kaynağı olarak susuz boraks ve sodyum metaboratın karşılaştırılması / Comparing of using dehydrated borax and sodium metaborate as borate source for sodium borohydride...

Yıl 2016, Cilt: 1 Sayı: 2, 96 - 103, 09.09.2016

Ali Karaduman , Aybala Gençaslan

Öz

Bu çalışmada, özellikli bor bileşikleri içinde önemli potansiyele sahip olan sodyum borhidrürün (SBH), borat kaynağı olarak susuz boraks ve sodyum metaborat kullanılarak üretimi gerçekleştirilmiştir. SBH üretim çalışmaları için Mg temelli bir proses seçilmiştir. Deneysel çalışmada, 45 ml hacimli, paslanmaz çelik titreşim karıştırmalı bilyeli değirmen kullanılmıştır. T için 412 ^oC, P_o için 29 atm, N için 10 Hz (600 rpm) ve t için 150 dk olduğu koşulda çalışılmıştır. Deneyler, kesikli işletim sisteminde gerçekleştirilmiştir. SBH’nin kalitatif analizleri FTIR ile, kantitatif analizleri ise iyodimetri yöntemiyle direkt olarak yapılmıştır. Borat kaynağının SBH üretimine etkisini görmek amacıyla susuz boraks ile aynı koşullarda sodyum metaborat kullanılarak yapılan deneyde, SBH’ye dönüşüm değerlerinin birbirine çok yakın olduğu bulunmuştur. İncelenen deney şartlarında SBH ye dönüşüm oranı susuz boraksın kullanıldığı durum için %17.1; sodyum metaboratın kullanıldığı durum için % 17.9 olarak elde edilmiştir. Dönüşüm oranlarının düşük değerlerde kalması, iki durumda da kullanılan Mg metalinin ortalama parçacık boyutunun (175 μm) nispeten büyük olması nedeniyle Mg ile H^- (protid) temas yüzey alanının azalmasına yorulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Bor teknolojisi, sodyum borhidrür, susuz boraks, sodyum metaborat, titreşimli bilyeli değirmen, FTIR

Kaynakça

• Erarslan K., Karakoç F., Borlu yakıt sistemleri; hidrojen motorları ve entegre sistemleri, 1. Uluslararası Bor Sempozyumu Kitabı, Kütahya, 149-154, 2002.
• Schlesinger H.I., Brown H., Hoestra H., Mayfield D.L., Gilbreath J.R., New developments in the chemistry of diborane and the borohydrides, J. Am. Chem. Soc., 75, 186-190, 1953.
• Schlesinger H.I., Brown H., Hoestra H., Rapp L., Reactions of diborane with alkali metal hydrides and their addition compouns: New syntheses of borohydrides, Journal of American Chemical Society, 75, 199-204,1953b.
• Kalafatoğlu E., Kocakuşak S., Yalaz N., Sodyum borhidrür literatür araştırması, TÜBİTAK- MAM, Rapor No: 86/03, Gebze,1986.
• Bilici M.S., Sodyum borhidrür üretim yöntemleri, 2. Uluslararası Bor Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Eskişehir, 119-125, 2004.
• Goerrig D., Lohmar F., Schabacher W., Mulheim C., Schubert F., Process for the Production of Boranates, US 3.140.150, 1964.
• Lorthioir S., Humbert-Droz C., Trennoy S., Process for the preparation of alkali borohydride such as lithium borohydride, US 5.294.423, 1994.
• Wu Y., Low-cost, off-board regeneration of sodium borohydride, Presentation, DOE Hydrogen Program Review, May, 2004.
• Santos D.M.F., Sequeira C.A.C., On the electrosynthesis of sodium borohydride, Int. J. Hydrogen Energy, 35; 9851-9861, 2010.
• Zhou Y., A process for synthesizing metal borohydrides, WO 02/062701, 2002.
• Amendola S.C., Kelly M.T., Compositions and Processes for Synthesizing Borohydride Compounds, US 6.433.129, 2002.
• Amendola S.C., Kelly M., Wu Y., Process for synthesizing borohydride compounds, US 6.524.542, 2003.
• Amendola S.C., Kelly M.T., Ortega J.V., Wu, Y., Process for synthesizing borohydride compounds, US 6.670.444, 2003.
• Ortega J., Wu Y., Amendola S., Kelly M., Processes for synthesizing alkali metal borohydride compounds, US 6.586.563, 2003.
• Li Z. P., Morigazaki N., Liu B. and Suda S., Preparation of sodium borohydride by the reaction of MgH2 with dehydrated borax through ball milling at room temperature, J. Alloys Compd., 349, 232-236, 2003.
• Li Z. P., Liu B., Morigazaki N., Suda S., Preparation of potassium through ball milling, J. Alloys Compd., 354, 243-247, 2003.
• Kojima Y., Haga T., Recycling process of sodium metaborate to sodium borohydride, Int. J. Hydrogen Energy, 28, 989-993, 2003.
• Suda S., Production of Sodium Borohydride by Applying Dynamic Behaviors of Protide at the Extreme Surface of Magnesium, International Symposium on Metal Hydrogen Systems, Presentation, Cracow, Poland, 2004.
• Suda S., Li Z., Iwase Y., Morigasaki N., Method for producing tetrahydroborates, EP 1 424 310 A2, 2004.
• Suda S., Morigasaki N., Iwase Y., Li Z.P., Production of sodium borohydride by using dynamic behaviors of protide at the extreme surface of magnesium particles, J. Alloys Compd., 404-406, 643-647, 2005.
• Eom KS., Cho EA.,Kim MJ., Oh SK., Nam SW., Kwon HS., Thermochemical production of sodium borohydride from sodium metaborate in a scaled-up reactor. Int. J. Hydrogen Energy, 38, 2804-2809, 2013.
• Kantürk Figen A., Pişkin S., Microwave assisted green chemistry approach of sodium metaborate dihydrate (NaBO2.2H2O) synthesis and use as raw material for sodium borohydride (NaBH4) thermochemical production, Int. J. Hydrogen Energy, 38, 3702-3709, 2013.
• Kayacan İ., Doğan Ö.M., Uysal B.Z., Effect of magnesium on sodium borohydride synthesis from anhydrous borax, Int. J. Hydrogen Energy, 36, 7410-7415, 2011.
• Piskin M.B., Investigation of sodium borohydride production process:‘‘Ulexite mineral as a boron source’’, Int. J. Hydrogen Energy, 34, 4773-4779, 2009.
• Gençaslan A., Susuz borakstan sodyum borhidrür üretimi, Y.Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2007.
• Rao C.N.R., Chemical Applicolions of Infrared Spectroscopy, Academic Press, New York and London, 1963.
• Lyttle D.A., Jensen E.H., Struck W.A., A simple volumetric assay for sodium borohydride, Anal. Chem., 24, 1843-44, 1952.