Reactive Extraction of Propionic Acid Using Tributyl Phosphate in Imidazolium-Based Ionic Liquids: Optimization Study Using Response Surface Methodology

İmidazolyum Bazlı İyonik Sıvılarda Trıbutil Fosfat Kullanarak Propyonik Asitin Reaktif Ekstraksiyonu: Yanıt Yüzey Metodolojisi İle Optimizasyon Çalışması

Abstract

In this work, the reactive extraction of propionic acid from aqueous solutions using imidazolium-based ionic liquids was examined. Ionic liquids, 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([BMIM][Tf2N]), and 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([BMIM][PF6]) were utilized as diluents. Tributyl phosphate (TBP) as an extractant in ionic liquids was used. D-optimal design based on the response surface methodology (RSM) has been exerted to specify the effect of different variables on the reactive extraction process. Initial propionic acid concentration (2-10% w/w), extractant (TBP) concentration (0-3.00 mol.L-1) and temperature (25-45 ℃) were chosen as numerical variables, and type of ionic liquid was chosen as a categorical variable. Extraction efficiency, selected as a dependent variable, was calculated from the experimental data. In addition to, the model equation for the extraction efficiency was created. The optimum extraction conditions were obtained as the initial propionic acid concentration of approximately 5% (w/w), TBP concentration in ionic liquids of 3 mol.L-1 and temperature of 45○C. Under these conditions, the values of extraction efficiency were determined as 85.64% for [BMIM][PF6], and 81.91% for [BMIM][Tf2N]. This study has indicated that the systems of TBP in ionic liquids is an efficient and green reactive extraction method for the removal of propionic acid from the aqueous media.

Özet

Bu çalışmada, propiyonik asidin sulu çözeltilerden imidazolyum bazlı iyonik sıvılar kullanılarak reaktif ekstraksiyonu incelenmiştir. İyonik sıvılar, 1-butil-3-metil imidazolyum bis(triflorometilsülfonil)imid ([BMIM][Tf2N]), ve 1-butil-3-metil imidazolyum hekzaflorofosfat ([BMIM][PF6]) seyreltici olarak kullanılmıştır. İyonik sıvılarda ekstraktan olarak tributil fosfat (TBP) kullanılmıştır. Farklı değişkenlerin reaktif ekstraksiyon işlemi üzerindeki etkisini belirlemek için yanıt yüzey metodolojisi (RSM) temelli D-optimal tasarım kullanılmıştır. Başlangıç propiyonik asit konsantrasyonu (ağırlıkça % 2-10), ekstraktan (TBP) konsantrasyonu (0-3.00 mol.L-1) ve sıcaklık (25-45 ℃) sayısal değişkenler olarak, ve iyonik sıvı türü ise kategorik değişken olarak seçilmiştir. Bağımlı değişken olarak seçilen ekstraksiyon etkinliği deneysel verilerden yararlanarak hesaplanmıştır. Ayrıca, ekstraksiyon etkinliği için model denklem oluşturulmuştur. Optimum ekstraksiyon koşulları, yaklaşık %5 (ağ/ağ) başlangıç propiyonik asit konsantrasyonu, 3 mol.L-1 iyonik sıvılar içerisinde TBP konsantrasyonu ve 45 °C sıcaklık olarak elde edildi. Bu koşullar altında, ekstraksiyon etkinliği değerleri [BMIM][PF6] için %85.64 ve [BMIM][Tf2N] için %81.91 olarak belirlenmiştir.