title: Επίδραση των συνθηκών πυρόλυσης ελαιοπυρήνα στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του παραγόμενου βιοεξανθρακώματος
title:  Εffect of pyrolysis conditions on the physicochemical characteristics of olive kernel – derived biochar
Creators: name: Βογιατζακης Σταματης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής μελετήθηκε σε πρώτη φάση η παραγωγή βιοεξανθρακώματος από ελαιοπυρήνα που προέρχεται από την εταιρία ABEA που εδρεύει στα Χανιά και αποτελεί προϊόν επεξεργασίας των καρπών ελαιόδεντρου που ελήφθησαν απο τις τοπικές αγροτικές καλλιέργειες του νομού Χανίων. Με χρήση του παραπάνω δείγματος, πραγματοποιήθηκε η παραγωγή βιοεξανθρακωμάτων σε δύο θερμοκρασίες πυρόλυσης (450 °C και 550 °C).
Μετά το στάδιο της παραγωγής των βιοεξανθρακωμάτων, ακολούθησε ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός τους. Πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις για τον προσδιορισμό της απόδοσης της πυρόλυσης, των ποσοστών της τέφρας, της πτητικής ύλης, του pH, της ειδικής επιφάνειας, όπως και ανάλυση υπέρυθρης φασματοσκοπίας FT/IR, θερμοβαρυμετρική ανάλυση TG και στοιχειακή ανάλυση των βιοεξανθρακωμάτων. Από τις συγκεκριμένες αναλύσεις προέκυψε ότι το βέλτιστο από τα δύο βιοεξανθρακώματα, βάσει φυσικοχημικών ιδιοτήτων, ήταν αυτό που προέκυψε από την πυρόλυση στην θερμοκρασία των 550 °C.
Το επόμενο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας αφορούσε στη μελέτη απομάκρυνσης της αντιβιωτικής ουσίας ciprofloxacin, με χρήση ρυθμιστικού διαλύματος σταθερού pH 7 και των δύο βιοεξανθρακωμάτων ως προσροφητές. Aρχικά μελετήθηκε η προσροφητική ικανότητα των δύο βιοεξανθακωμάτων σε συγκέντρωση της αντιβιωτικής ουσίας (ciprofloxacin) 25 μmol/L σε θερμοκρασία 25 °C. Επειδή η προσροφητική ικανότητα του βιοεξανθρακώματος στους 550 °C ήταν ανώτερη από αυτή του βιοεξανθρακώματος στους 450 °C, η συνέχιση των πειραμάτων προσρόφησης έγινε αποκλειστικά με το πρώτο. 
Στη συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας (25 °C και 40 °C) στην προσρόφηση της αντιβιωτικής ουσίας. Η προσρόφηση της ciprofloxacin στα δείγματα του βιοεξανθρακώματος των 550 °C, μελετήθηκε με τα μοντέλα Langmuir (συντελεστής συσχέτισης R2>0,989) και Freundlich (συντελεστής συσχέτισης R2>0,894). Συγκεκριμένα, ο ρυθμός προσρόφησης στους 40 °C ήταν μεγαλύτερος, σε σχέση με τον ρυθμό στη θερμοκρασία των 25 °C, 0,017 μmol/mg και 0,015 μmol/mg, αντίστοιχα.
Τέλος, πραγματοποιήθηκε μοντελοποίηση των κινητικών πειραμάτων προσρόφησης χρησιμοποιώντας τα κινητικά μοντέλα ψευδο-πρώτης και ψευδο-δεύτερης τάξης. Για την προσομοίωση των αποτελεσμάτων έγινε χρήση του excel για την γραμμική μορφή και του προγράμματος Sigmaplot 12 για την μη γραμμική μορφή των δύο κινητικών μοντέλων. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτης έδειξαν ότι το κινητικό μοντέλο της ψευδο-δεύτερης τάξης προσομοιώνει καλύτερα τα πειραματικά δεδομένα προσρόφησης της ciprofloxacin (συντελεστής συσχέτισης R2 >0,964), με τη γραμμική μορφή να υπερισχύει.

description:  In the framework of this postgraduate thesis, the production of biochar from olive kernel was at first investigated. Olive kernel, which is a product of olive trees processing, obtained from the local agricultural crops of the prefecture of Chania, at the company ABEA. Biochar production was performed at two pyrolysis temperatures (450 °C and 550 °C). After the production of biochars, their physicochemical assessment was carried out, involving the calculation of pyrolysis yield, char content, pH, volatile matter and surface area. In addition, FT/IR infrared spectroscopy analysis, TG thermogravimetric analysis and elemental analyses were carried out. It was determined that the optimum biochar, in terms of its physicochemical properties, was that obtained from the pyrolysis at 550 °C. The removal of the antibiotic ciprofloxacin at pH 7 using both biochars as adsorbents, was next explored. The adsorption capacity of each biochar was initially studied at 25 °C using a concentration of ciprofloxacin 25 µmol/L. It was revealed that the adsorption capacity of the biochar produced at 550 °C was higher than that obtained at 450 °C. The next step involved the effect of temperature (25 °C and 40 °C) on the absorption of the antibiotic ciprofloxacin over the optimum biochar, i.e. that produced at 550 o C. The absorption of ciprofloxacin at 550 °C was studied using the Langmuir (R2 >0.989) and Freundlich models (R2 >0.894). More specifically, the adsorption rates were 0.017 µmol/mg and 0.015 µmol/mg at 40°C and 25 °C, respectively. Finally, kinetic adsorption experiments were modeled using the pseudo-first and pseudo-second order kinetic models. The results were simulated using the Excel for Windows and the Sigmaplot 12 programs for the linear and the nonlinear form of the two kinetic models. The results of this study showed that the pseudo-second-order kinetic model simulates better the experimental data (correlation coefficient R2 >0.964), with the linear form to be the predominant one.