Muurahaishapon uuttaminen laimeasta vesiliuoksesta
Aitta-aho, Elina (2020)
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020053115585
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020053115585
Tiivistelmä
Insinöörityön tavoitteena oli tutkia muurahaishapon uuttamista laimeasta vesiliuoksesta ja tuottaa dataa teollisuusmittakaavaisten prosessien mallinnukseen. Lisäksi tutkittiin 2-metyylitetrahydrofuraanin sopivuutta muurahaishapon liuottimeksi. Työ tehtiin Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:lle. Tutkimuksen taustalla ovat teollisuuden happopitoiset jätevirrat sekä hiilidioksidin sähkökemiallinen pelkistys, jolla voidaan tuottaa muurahaishapon vesiliuosta. Happojen talteenotto jätevirroista on ympäristöystävällistä, joskin haastavaa. Hapot näyttäytyvät arvokkaina kemikaaleina, joiden kustannustehokkaan talteenottomenetelmän löytäminen toisi myös taloudellisia hyötyjä. Hiilidioksidin sähkökemiallinen pelkistys perustuu hiilidioksidin talteenottoon ja hyötykäyttöön, joka on yksi mahdollisuus hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi.
Muurahaishapon uuttamista tutkittiin tasapaino- ja uuttokokeiden avulla. Kokeissa käytettiin liuottimena 2-metyylitetrahydrofuraania, joka on perinteisiä liuottimia myrkyttömämpi, ja lisäksi sitä voidaan valmistaa uusiutuvista lähteistä. Kokeissa otettuja näytteitä analysoitiin titraamalla. Tasapainokokeiden avulla määritettiin muurahaishapon jakaantumiskertoimia. Uuttokokeilla tutkittiin eri sekoitus- ja virtausnopeuksien vaikutusta muurahaishapon uuttumiseen.
Kokeellisen työn tulosten perusteella 2-metyylitetrahydrofuraani vaikuttaa lupaavalta liuottimelta muurahaishapolle. Tasapainokokeilla muurahaishapon paras jakaantumiskerroin 1,8 saavutettiin kun lähtöliuos sisälsi 1,4 massaprosenttia muurahaishappoa. Uuttokoeajoissa muurahaishappoa saatiin ekstraktivirtaan 4,4 massaprosenttia sekoitusnopeudella 100 rpm, syötön virtausnopeudella 11 kg/h ja liuottimen virtausnopeudella 8 kg/h. Jatkokokeina voitaisiin tutkia 2-metyylitetrahydrofuraanin sopivuutta myös muiden orgaanisten happojen liuottimeksi. Insinöörityön tuloksena tuotettiin kattavasti dataa muurahaishapon uutosta 2-metyylitetrahydrofuraanilla. Tuotettua dataa voidaan tavoitteen mukaisesti hyödyntää teollisuusmittakaavaisten prosessien mallinnuksessa.
Muurahaishapon uuttamista tutkittiin tasapaino- ja uuttokokeiden avulla. Kokeissa käytettiin liuottimena 2-metyylitetrahydrofuraania, joka on perinteisiä liuottimia myrkyttömämpi, ja lisäksi sitä voidaan valmistaa uusiutuvista lähteistä. Kokeissa otettuja näytteitä analysoitiin titraamalla. Tasapainokokeiden avulla määritettiin muurahaishapon jakaantumiskertoimia. Uuttokokeilla tutkittiin eri sekoitus- ja virtausnopeuksien vaikutusta muurahaishapon uuttumiseen.
Kokeellisen työn tulosten perusteella 2-metyylitetrahydrofuraani vaikuttaa lupaavalta liuottimelta muurahaishapolle. Tasapainokokeilla muurahaishapon paras jakaantumiskerroin 1,8 saavutettiin kun lähtöliuos sisälsi 1,4 massaprosenttia muurahaishappoa. Uuttokoeajoissa muurahaishappoa saatiin ekstraktivirtaan 4,4 massaprosenttia sekoitusnopeudella 100 rpm, syötön virtausnopeudella 11 kg/h ja liuottimen virtausnopeudella 8 kg/h. Jatkokokeina voitaisiin tutkia 2-metyylitetrahydrofuraanin sopivuutta myös muiden orgaanisten happojen liuottimeksi. Insinöörityön tuloksena tuotettiin kattavasti dataa muurahaishapon uutosta 2-metyylitetrahydrofuraanilla. Tuotettua dataa voidaan tavoitteen mukaisesti hyödyntää teollisuusmittakaavaisten prosessien mallinnuksessa.