Yıl:2018   Sayı: 12   Alan: Kimya Mühendisliği  

Bahdişen GEZER, Utku KÖSE
ULTRASES EKSTRAKSİYON YARDIMIYLA TİNKALDEN BORİK ASİT ELDE ETMEK İÇİN OPTİMUM KOŞULLAR VE YAPAY SİNİR AĞI İLE OPTİMİZASYON
 
Amaç: Bu çalışmanın amacı, Tincal mineralinden borik asit çıkarmak için ultrason yardımlı ekstraksiyon (UAE) tekniği [ilk tepki yüzeyi metodolojisi (RSM) ile ilk kez] ve ayrıca üç Cuckoo Search (CS), Genetik Algoritmalar (GA) ve Vorteks Optimizasyon Algoritması (VOA) gibi Yapay Zeka tabanlı Swarm Intelligence teknikleriyle optimum koşulların araştırılması. Yöntem: Tincal mineralinin karakterizasyonları için termo gravimetrik deney (TG-DTA), X-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier transform infrared spektroskopi (FTIR) analizleri kullanılarak yapılmıştır. Ayrıntılı olarak, iletkenlik metodu ile saptanan, farklı solvent / katı oranı, pH, ekstraksiyon zamanı ve ekstraksiyon sıcaklığının verim üzerindeki etkilerini belirlemek için merkezi bir kompozit tasarım (CCD) kullanıldı. Bulgular: Sonuçlar, daha yüksek borik asit ekstraksiyon veriminin daha yüksek ekstraksiyon sıcaklığı gerektirdiğini ortaya koymuştur. Çözücü / katı oranı, pH ve ekstraksiyon zamanı durumunda, diğer faktörlerin sinerjik bir etkisinin bulunması durumunda yüksek veya düşük değerlerin her ikisi de verimi arttırdığı için, daha yüksek verim duruma bağlıdır. Yapay Zeka'nın Swarm Intelligence teknikleriyle ultrason yardımlı ekstraksiyon işlemi, RSM ve akıllı optimizasyon yollarının kullanımı diğer çalışmalarımızdan ayıran özelliklerdendir. Bu çalışma ayrıca RSM ve Yapay Zekanın BAE için güçlü yöntemler olduğunu ve Tincal mineralinden borik asit ekstraksiyonunun optimizasyonu için etkili bir şekilde kullanılabileceğini gösterdi. Merkezi Kompozit Tasarım yöntemi hem tasarım hem de değişkenliği etkileyen faktörleri içerdiğinden laboratuar ortamında belirlenen koşullar endüstriyel bir ölçekte borik asit üretiminde çok yararlı olabilir. Bu işlem çevre sorunlarına neden olan avantajlara sahiptir. Öte yandan, bu optimizasyon sürecinde Yapay Zekanın kullanılması, bu araştırma alanının etkinliğini ve geleceğin potansiyelini bu şekilde ispatlamak için bir diğer kilit sonuçtur. Sonuç: Bu çalışmada, arka plan ve uygulamalı deneysel süreçler ile ilgili teknik detaylar verilmiş ve Tincal cevheri kaynaklı bor çekiminin yaklaşık% 85 -% 92 olduğu hesaplanarak elde edilen bulgular genel olarak tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Merkezi Kompozit Tasarım, Optimizasyon, Ultrason Destekli Ekstraksiyon, Yapay Zeka, Yığın Zeka

Doi: 10.17366/uhmfd.2018.1.3

OPTIMUM CONDITIONS FOR OBTAINING BORIC ACID FROM TINCAL WITH ULTRASOUND-ASSISTED EXTRACTION AND SWARM INTELLIGENCE BASED OPTIMIZATION
 
Aim:The aim of this study, an investigation of the optimum conditions to extract boric acid from Tincal mineral was carried out by using ultrasonic-assisted extraction (UAE) technique [with the response surface methodology (RSM) for the first time], and also three Artificial Intelligence based Swarm Intelligence techniques as Cuckoo Search (CS), Genetic Algorithms (GA), and Vortex Optimization Algorithm (VOA). Method: The characterizations of Tincal mineral were made by using thermo-gravimetric assay (TG-DTA), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses. In detail, a central composite design (CCD) was employed to determine the effects of different solvent / solid ratio, pH, extraction time, and extraction temperature on the yield, which was determined by the conductometric method. Results: The results demonstrated that higher boric acid extraction yield requires higher extraction temperatures. In case of solvent/solid ratio, pH and extraction time, the higher yield depends on the situation since higher or lower values both were able to augment the yield when there is a synergistic effect of other factors. The aspects distinguish our work from other studies were the usage of ultrasound-assisted extraction process, RSM, and also intelligent optimization ways thanks to Swarm Intelligence techniques of Artificial Intelligence. This study also showed that RSM and Artificial Intelligence are powerful methods for UAE and can be effectively used for optimization of boric acid extraction from Tincal mineral. Because the Central Composite Design method includes both design and factors affecting the variability, the conditions determined in a laboratory environment may be very useful for the production of boric acid at an industrial scale. This process has advantages, which not causes environmental problems. On the other hand, use of Artificial Intelligence in such optimization process is another key result to prove effectiveness of this research field and its future potential in this manner. Conclusion: In this study, technical details regarding background and applied experimental processes were given and the findings from calculations indicating that boron extraction from Tincal ore approximately around 85% - 92%, were discussed generally.

Keywords: Central Composite Design, Optimization, Ultrasound-Assisted Extraction, Artificial Intelligence, Swarm Intelligence

Doi: 10.17366/uhmfd.2018.1.3

Tam Metin