Comparing of using dehydrated borax and sodium metaborate as borate source for sodium borohydride production in vibrating ball mill

Titreşim karıştırmalı bilyeli değirmende sodyum borhidrür üretiminde borat kaynağı olarak susuz boraks ve sodyum metaboratın karşılaştırılması

Abstract

In this study, production of sodium borohydride (SBH) which is one of special boron compounds was investigated by using dehydrated borax and sodium metaborate as a boron source. Stainless steel vibration ball mill reactor that has 45 ml volume was used for SBH production experiments. A process based on Mg element was selected for production of SBH. The experiments have carried out in batch system under the conditions which are at 412 °C temperature, at 29 atm initial reaction pressure, at 10 Hz (600 rpm) vibration rate and at 150 min reaction time. Qualitative analyses were conducted with FTIR and quantitative analyses were conducted with iodimety method that supply direct measurement of amount of produced SBH. Sodium metaborate which was at the same experiment conditions with dehydrated borax was used in an experiment as a borate compound for comparison. It was found that production of SBH was similar for both experiments. The SBH production yield in terms of using dehydrated borax obtained as % 17.1 and in terms of using sodium metaborate obtained as % 17.9. Such low values found both two conditions was attributed to decrease contact surface area between Mg and H- (protide) because of using huge size Mg metal (175 μm) as a reactant. through other studies

Özet

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. Deneyler, 412 °C sıcaklıkta, 29 atm başlangıç basıncında, 10 Hz (600 rpm) karıştırma hızında ve 150 dk reaksiyon süresinde 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 ?m) nispeten büyük olması nedeniyle Mg ile H- (protid) temas yüzey alanının azalmasına yorulmuştur