Loading...
| Friend's email | |
| Your name | |
| Your email | |
| enter code | |
This page was sent successfuly
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 53759 (07)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Materials Science and Engineering
- Advisor(s): Halali, Mohammad; Askari, Masoud
- Abstract:
- In the present project, in order to be self-sufficient and optimal use of boron mines in Iran, a study entitled “The effect of process variables on the production of boric acid” has been conducted, This project has two main objectives: the first objective is the production of boric acid from boron sources and mines in Iran and the second objective is to analyze the effect of variables such as temperature, time, acid concentration, solid to liquid ratio and particle size on the purity of boric acid produced. And finally achieve the optimal conditions for the production of boric acid.In this study, boric acid was made from leaching hydrobracite (magnesium-calcium ore with boron) with sulfuric acid.The effect of variables on the purity of boric acid produced and also its optimization was done in Design Expert software with response surface method (RSM) and central composite design (CCD).To evaluate the purity of boric acid, two methods of titration and ICP have been used. By comparing the results obtained, the use of both methods is reliable.In this study, the best purity of boric acid produced was 96.88% and according to the obtained results, in order to achieve the purity of boric acid close to 100%, it is predicted that the mentioned factors should have the following values: Sulfuric acid concentration 2.2 M, temperature 55 ° C, duration 180 minutes, solid to liquid ratio 0.065 g / ml, particle size 400 μm
- Keywords:
- Boric Acid ; Optimization ; Boron Minerals ; Hydrobracite ; Variables Effect ; Response Surface Methodology
Digital Object List-
محتواي کتاب - view
Bookmark- واژگان کلیدی: اسیدبوریک، بهینه‌سازی، کانی‌های بور، هیدروبراسیت، تاثیر متغیرها
- فصل1
- مقدمه
- فصل2
- مبانی نظری پژوهش
- 2-1 وضعیت جهانی معادن کانی‌های بُر
- 2-2 وضعیت معادن کانی‌های بور در ایران
- 2-3 کاربردها و موارد مصرف اسیدبوریک
- 2-3-1 صنعت
- 2-3-2 صنایع کشاورزی
- 2-3-3 صنایع داروسازی
- 2-3-4 حشره‌کش‌ها
- 2-3-5 کانی‌های مهم حاوی بُرات
- 2-3-6 تبلور
- 2-3-7 قدرت اسیدی
- 2-3-8 تیتراسیون اسید و باز
- 2-3-9 تیتراسیون اسیدهای ضعیف
- 2-3-10 تیتراسیون اسیدبوریک
- 2-3-11 نحوه تولید اسیدبوریک از خاکه حاوی بور و اسیدسولفوریک
- 2-3-12 نحوه تولید اسیدبوریک از بوراکس و اسید نیتریک
- 2-3-13 نحوه تولید اسیدبوریک از بوراکس و اسیدسولفوریک
- 2-4 مروری بر تحقیقات انجام‌شده
- جدول2-2 آزمون XRF [8]
- نمودار2-6 اثر پارامترهای دما، زمان،pH برنرخ لیچینگ[8]
- نمودار2-7 تأثیر غلظت یون,4-2−. روی نرخ لیچینگ[30]
- شکل2-5 به ترتیب تصاویر میکروسکوپ نوری d,c,b,a پس از طی ۳، ۳۰، ۶۰، ۹۰ دقیقه می‌باشند.[34]
- شکل2-6 تصویر SEM کریستال‌های اسیدبوریک[6]
- شکل2-7 به ترتیبb,a بلورها بعد از 150,60 دقیقه بدون حضور اولتراسوند و c,d بلورها بعد از 150,60 دقیقه در حضور اولتراسوند[36]
- جدول2-3 شرایط مطلوب[46]
- جدول2-4 تأثیر عوامل بر روی تبلور مجدد[49]
- جدول2-5 مقایسه روش سنتی تبلور مجدد و تبلور مجدد در حضور ضدانحلال (استون)[49]
- جدول2-2 آزمون XRF [8]
- فصل3
- روش پژوهش
- 3-1 تجهیزات و مواد مورداستفاده
- 3-2 روش انجام پژوهش
- فصل4
- 4-1 آنالیز سنگ مورداستفاده
- 4-2 نتایج حاصل از تیتراسیون
- 4-3 نتایج حاصل از ICP
- 4-4 بررسی نتایج تأثیرات متغیرها روی پاسخ اول (خلوص اسیدبوریک)
- جدول4-10 ،۳۱ آزمایش طراحی‌شده برای بررسی تأثیر متغیرهای فرایند بر تولید اسیدبوریک و نتایج (ICP)
- 4-4-2 جدول آنالیز معیار(ANOVA)
- 4-4-3 جدول اطلاعات آماری به‌دست‌آمده (Fit Statistics)
- 4-4-4 معادله نهایی با مقادیر حقیقی
- 4-4-5 معادله نهایی با مقادیرکدشده
- 4-4-6 نمودار پراشیدگی18F
- نمودار4-8 پراشیدگی %H3BO3
- نمودار4-9 رفتار ماکسیمم مقدار غلظت اسیدسولفوریک بر زمان
- نمودار4-10 اثر دما بر خلوص اسیدبوریک
- نمودار4-11 تأثیر فاکتور دما و زمان در مقادیر ماکسیمم
- نمودار4-12 اثر نسبت ,جامد -مایع. ماکسیمم روی زمان
- نمودار4-13 اثر اندازه ذرات روی خلوص اسیدبوریک
- نمودار4-14 پراشیدگی %H3BO3
- نمودار4-15 پراشیدگی%Ca
- 4-4-7 اثر غلظت اسیدسولفوریک و دما
- 4-4-8 اثر غلظت اسیدسولفوریک و زمان
- 4-4-9 اثر غلظت اسیدسولفوریک و نسبت ,جامد-مایع.
- 4-4-10 اثر غلظت اسیدسولفوریک و اندازه ذرات
- 4-4-11 اثر دما و زمان
- 4-4-12 اثر دما و نسبت ,جامد-مایع.
- 4-4-13 اثر دما و اندازه ذرات
- 4-4-14 اثر زمان و نسبت,جامد-مایع.
- 4-4-15 اثر زمان و اندازه ذرات
- 4-4-16 اثراندازه ذرات و نسبت جامد/مایع
- 4-5 بهینه‌سازی (نقاط بهینه پیشنهادی)
- 4-6 مقایسه نتایج حاصل از تیتراسیون و ICP
- فصل5
- attachment1.pdf
- واژگان کلیدی: اسیدبوریک، بهینه‌سازی، کانی‌های بور، هیدروبراسیت، تاثیر متغیرها
- فصل1
- مقدمه
- پیش‌بینی متوسط قیمت اسیدبوریک در سراسر جهان از سال ۲۰۱۲ تا سال ۲۰۲۳
- نمودار1-1 پیش‌بینی متوسط قیمت اسیدبوریک [3]
- پیش‌بینی متوسط قیمت اسیدبوریک در سراسر جهان از سال ۲۰۱۲ تا سال ۲۰۲۳
- فصل2
- مبانی نظری پژوهش
- 2-1 وضعیت جهانی معادن کانی‌های بُر
- 2-1-1 فراوانی معادن کانی‌های بور در جهان
- نمودار2-1 فراوانی معادن کانی‌های بور در جهان[3,9]
- 2-1-2 ذخایر جهانی بور در کشورهای بزرگ در سال ۲۰۱۹
- نمودار2-2 ذخایر جهانی بور[3]
- 2-1-1 فراوانی معادن کانی‌های بور در جهان
- 2-2 وضعیت معادن کانی‌های بور در ایران
- شکل2-1 پراکندگی کانسارهای بور در ایران[10]
- 2-2-2 معدن بُر قره گل
- 2-3 کاربردها و موارد مصرف اسیدبوریک
- 2-3-1 صنعت
- نمودار2-3 . بافر اسیدبوریک در برابر افزایش pH در استخر [17]
- 2-3-2 صنایع کشاورزی
- 2-3-3 صنایع داروسازی
- 2-3-4 حشره‌کش‌ها
- 2-3-5 کانی‌های مهم حاوی بُرات
- جدول2-1 کانی‌های بُر[22]
- 2-3-6 تبلور
- 2-3-6-1 تبلور مجدد12F
- 2-3-7 قدرت اسیدی
- شکل2-2 اسید ضعیف و قوی[26]
- 2-3-8 تیتراسیون اسید و باز
- 2-3-9 تیتراسیون اسیدهای ضعیف
- شکل2-3 تیتراسیون اسید ضعیف توسط باز قوی[27]
- 2-3-10 تیتراسیون اسیدبوریک
- نمودار2-4 تأثیر مانیتول[29]
- شکل2-4 A دی مانیتول،B کمپلس بور با پلی الکل[29]
- نمودار2-5 pH برحسب حجم [30] NaOH
- فرمول2-1
- نمودار2-5 pH برحسب حجم [30] NaOH
- 2-3-11 نحوه تولید اسیدبوریک از خاکه حاوی بور و اسیدسولفوریک
- 2-3-12 نحوه تولید اسیدبوریک از بوراکس و اسید نیتریک
- 2-3-13 نحوه تولید اسیدبوریک از بوراکس و اسیدسولفوریک
- 2-3-1 صنعت
- 2-4 مروری بر تحقیقات انجام‌شده
- جدول2-2 آزمون XRF [8]
- نمودار2-6 اثر پارامترهای دما، زمان،pH برنرخ لیچینگ[8]
- H2SO4(aq) + H2O(s) = ,4-−.(aq) + ,3-+.(aq) (10-2)
- نمودار2-7 تأثیر غلظت یون,4-2−. روی نرخ لیچینگ[30]
- شکل2-5 به ترتیب تصاویر میکروسکوپ نوری d,c,b,a پس از طی ۳، ۳۰، ۶۰، ۹۰ دقیقه می‌باشند.[34]
- نمودار2-8 تأثیر نسبت جامد به مایع[6]
- نمودار2-9 تأثیر سرعت بهم زدن[6]
- نمودار2-10 تأثیر غلظت اسیدسولفوریک[6]
- نمودار2-11 تأثیر دما[6]
- شکل2-6 تصویر SEM کریستال‌های اسیدبوریک[6]
- شکل2-7 به ترتیبb,a بلورها بعد از 150,60 دقیقه بدون حضور اولتراسوند و c,d بلورها بعد از 150,60 دقیقه در حضور اولتراسوند[36]
- نمودار2-12 تأثیر اندازه ذرات و دما روی انحلال کلمانیت [38]
- نمودار2-13 تأثیر اندازه ذرات روی انحلال[44]
- نمودار2-14 تأثیر دما روی انحلال[44]
- نمودار2-15 تأثیر اندازه ذرات روی انحلال کلمانیت[45]
- نمودار2-16 تاثیر نسبت, جامد-مایع. روی انحلال کلمانیت[45]
- نمودار2-17 تأثیر دما روی انحلال کلمانیت[45]
- نمودار2-6 اثر پارامترهای دما، زمان،pH برنرخ لیچینگ[8]
- جدول2-3 شرایط مطلوب[46]
- جدول2-4 تأثیر عوامل بر روی تبلور مجدد[49]
- جدول2-5 مقایسه روش سنتی تبلور مجدد و تبلور مجدد در حضور ضدانحلال (استون)[49]
- شکل2-8 از راست به چپ: تصویر SEM کریستال اسیدبوریک تحت سرد شدن آهسته و سرد شدن در دمای اتاق[49]
- نمودار2-18 نتیجه استفاده هم‌زمان از اسیدسولفوریک و اسیدپروپانوئیک[50]
- شکل2-8 از راست به چپ: تصویر SEM کریستال اسیدبوریک تحت سرد شدن آهسته و سرد شدن در دمای اتاق[49]
- جدول2-2 آزمون XRF [8]
- فصل3
- روش پژوهش
- 3-1 تجهیزات و مواد مورداستفاده
- جدول3-1 تجهیزات مورداستفاده
- جدول3-2 مواد استفاده‌شده
- 3-2 روش انجام پژوهش
- 3-2-1 نحوه تهیه، آمادهسازی و بررسی ناخالصیهای سنگ هیدروبراسیت
- شکل3-1 مراحل آمادهسازی سنگ
- شکل3-2 الک‌های استفاده‌شده و لرزاننده‌ی سرند
- 3-2-2 انتخاب متغیرها و بازه تغییرات آن‌ها
- 3-2-3 طراحی آزمایش‌ها بر اساس اصول طراحی آزمایش(DOE)
- جدول3-3 آزمایش‌های طراحی‌شده برای بررسی تأثیر متغیرهای فرایند بر تولید اسیدبوریک
- جدول3-4 اندازه ذرات
- 3-2-4 تولید اسیدبوریک به روش مرسوم آن
- شکل3-3 مراحل لیچینگ
- شکل3-4 کریستال‌های اسیدبوریک
- شکل3-5 محصول نهایی
- 3-2-5 بررسی تأثیر متغیرها روی خلوص اسید تولید شده به دو روش تیتراسیون و انجام آزمون ICP
- 3-2-5-1 تیتراسیون
- شکل3-6 . نحوه قرار گرفتن قسمت‌های مذکور
- 3-2-5-2 آزمون ICP
- 3-2-5-1 تیتراسیون
- 3-2-1 نحوه تهیه، آمادهسازی و بررسی ناخالصیهای سنگ هیدروبراسیت
- 3-1 تجهیزات و مواد مورداستفاده
- فصل4
- 4-1 آنالیز سنگ مورداستفاده
- نمودار4-1 XRD نمونه اول
- جدول4-1 نتایج XRD نمونه اول
- نمودار4-2 XRD نمونه دوم
- جدول4-2 نتایج XRD نمونه دوم
- جدول4-3 نتیجه XRF خاکه
- جدول4-4 ICP نمونه دوم
- 4-1-2 خلاصه روش تولید نمونه‌ها
- 4-2 نتایج حاصل از تیتراسیون
- نمودار4-3 منحنی pH
- نمودار4-4 مشتق اول
- جدول4-5 نتایج تیتراسیون
- 4-3 نتایج حاصل از ICP
- جدول4-6 ICP ۷۰ عنصری
- جدول4-7 ICP
- 4-3-2 خلاصه طراحی آزمایش (تأثیر متغیرهای فرایند بر تولید اسیدبوریک)
- جدول4-8 خلاصه طراحی
- جدول4-9 فاکتورها
- 4-4 بررسی نتایج تأثیرات متغیرها روی پاسخ اول (خلوص اسیدبوریک)
- جدول4-10 ،۳۱ آزمایش طراحی‌شده برای بررسی تأثیر متغیرهای فرایند بر تولید اسیدبوریک و نتایج (ICP)
- 4-4-2 جدول آنالیز معیار(ANOVA)
- جدول4-11 ANOVA
- 4-4-3 جدول اطلاعات آماری به‌دست‌آمده (Fit Statistics)
- جدول4-12 اطلاعات آماری
- نمودار4-5 پراکندگی نرمال دادهها
- نمودار4-6 مقادیر دادههای پیش‌بینی‌شده توسط مدل نسبت به دادههای واقعی
- نمودار4-7 مقادیر باقیمانده نسبت به ترتیب انجام آزمایش
- جدول4-12 اطلاعات آماری
- 4-4-4 معادله نهایی با مقادیر حقیقی
- 4-4-5 معادله نهایی با مقادیرکدشده
- جدول4-13 معادله کد شده
- 4-4-6 نمودار پراشیدگی18F
- نمودار4-8 پراشیدگی %H3BO3
- نمودار4-9 رفتار ماکسیمم مقدار غلظت اسیدسولفوریک بر زمان
- نمودار4-10 اثر دما بر خلوص اسیدبوریک
- نمودار4-11 تأثیر فاکتور دما و زمان در مقادیر ماکسیمم
- نمودار4-12 اثر نسبت ,جامد -مایع. ماکسیمم روی زمان
- نمودار4-13 اثر اندازه ذرات روی خلوص اسیدبوریک
- نمودار4-14 پراشیدگی %H3BO3
- نمودار4-15 پراشیدگی%Ca
- 4-4-7 اثر غلظت اسیدسولفوریک و دما
- نمودار4-16 اثر غلظت و دما در ۲ بعد
- نمودار4-17 اثر غلظت و دما در ۳ بعد
- 4-4-8 اثر غلظت اسیدسولفوریک و زمان
- نمودار4-18 اثر غلظت و زمان در ۲ بعد
- نمودار4-19 اثر غلطت و زمان در ۳ بعد
- 4-4-9 اثر غلظت اسیدسولفوریک و نسبت ,جامد-مایع.
- نمودار4-20 اثر غلظت و S/L در ۲ بعد
- نمودار4-21 اثر غلظت و S/L در ۳ بعد
- 4-4-10 اثر غلظت اسیدسولفوریک و اندازه ذرات
- نمودار4-22 اثر غلظت و اندازه ذرات در ۲ بعد
- نمودار4-23 اثر غلظت و اندازه ذرات در ۳ بعد
- 4-4-11 اثر دما و زمان
- نمودار4-24 اثر دما و زمان در ۲ بعد
- نمودار4-25 اثر دما و زمان در ۳ بعد
- 4-4-12 اثر دما و نسبت ,جامد-مایع.
- نمودار4-26 اثر دما و S/L در ۲ بعد
- نمودار4-27 اثر دما و S/L در ۳ بعد
- 4-4-13 اثر دما و اندازه ذرات
- نمودار4-28 اثر دما و اندازه ذرات در ۲ بعد
- نمودار4-29 اثر دما و اندازه ذرات در ۳ بعد
- 4-4-14 اثر زمان و نسبت,جامد-مایع.
- نمودار4-30 اثر زمان و نسبت S/L در ۲ بعد
- نمودار4-31 اثر زمان و S/L در ۳ بعد
- 4-4-15 اثر زمان و اندازه ذرات
- نمودار4-32 اثر دما و اندازه ذرات در ۲ بعد
- نمودار4-33 اثر زمان و اندازه ذرات در ۳ بعد
- 4-4-16 اثراندازه ذرات و نسبت جامد/مایع
- نمودار4-34 اثر اندازه ذرات و S/L در ۲ بعد
- نمودار4-35 اثر اندازه ذرات و S/L در ۳ بعد
- 4-5 بهینه‌سازی (نقاط بهینه پیشنهادی)
- جدول4-14 محدودیتها
- جدول4-15 نقاط بهینه پیشنهادی
- جدول4-16 محدودیتها (نقاط سری دوم)
- جدول4-17 نقاط بهینه پیشنهادی (سری دوم)
- 4-6 مقایسه نتایج حاصل از تیتراسیون و ICP
- جدول4-18 مقایسه تیتراسیون و ICP
- جدول4-19 جدول ANOVA (تیتراسیون)
- جدول4-20 اطلاعات آماری
- جدول4-21 مقایسه معادله با پاسخ تیتراسیون و پاسخ ICP
- 4-1 آنالیز سنگ مورداستفاده
- فصل5
- 5-1 جمعبندی
- 5-2 پیشنهاد‌ها