title: Προσρόφηση χαλκού σε ενεργό βιοεξανθράκωμα μετά από πυρόλυση ελαιοπυρήνα
title: Adsorption of copper on olive pomace activated biochar
Creators: name: Δεληγιαννη Χριστινα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η προσρόφηση χαλκού Cu (II) από υδατικό διάλυμα σε βιοεξανθράκωμα (biochar) ελαιοπυρήνα.  Πραγματοποιήθηκαν πειράματα με χρήση ολόκληρου του ελαιοπυρήνα, αλλά και ξεχωριστά μόνο με το κουκούτσι και την πούλπα, όλα εκ των οποίων πυρολύθηκαν στους 400 oC. Επίσης, μελετήθηκε η προσρόφηση χαλκού σε βιοεξανθρακώματα (ολόκληρο, κουκούτσι, πούλπα) μετά από επεξεργασία με υδροξείδιο του καλίου (KOH) και χλωριούχο ψευδάργυρο (ZnCl2) στους 800 oC. 
Tο σύνολο των πυρολυμένων δειγμάτων χαρακτηρίστηκε ως προς το pH, την περιεχόμενη τέφρα, την στοιχειακή τους ανάλυση, τον προσδιορισμό μετάλλων, την ειδική επιφάνεια (ΒΕΤ) και τη φασματοσκοπία (FTIR). Τα ανεπεξέργαστα υλικά χαρακτηρίστηκαν επίσης και ως προς την υγρασία τους, τα πτητικά στερεά και τον μόνιμο άνθρακα. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν μια σειρά από πειράματα προσρόφησης, τα οποία έδειξαν ότι τα υλικά που υπέστησαν χημική επεξεργασία από KOH και ZnCl2 δεν ήταν αποτελεσματικά για την προσρόφηση Cu (II). Ακολούθως, εκτελέστηκαν πειράματα κινητικής προσρόφησης του χαλκού Cu (II) μόνο στα μη χημικά επεξεργασμένα βιοεξανθρακώματα. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η πούλπα του ελαιοπυρήνα λειτουργεί εμφανώς καλύτερα για απομάκρυνση χαλκού και έτσι, ακολούθησαν τα πειράματα της ισορροπίας προσρόφησης του χαλκού Cu (II) μόνο για την πούλπα. Συνολικά, μελετήθηκε η επίδραση τεσσάρων παραγόντων και συγκεκριμένα του pH, του χρόνου επαφής, της θερμοκρασίας και της συγκέντρωσης Cu (II) στο διάλυμα. 
Τα βιοεξανθρακώματα υλικά έδειξαν τόσο θετική όσο και αρνητική επιρροή σε όλους τους εξεταζόμενους παράγοντες, καθώς και ελαφρώς διαφορετική συμπεριφορά, λόγω της διαφορετικής τους σύστασης. Επίσης, εφαρμόστηκαν 6 μοντέλα για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων των πειραμάτων της κινητικής και της ισορροπίας προσρόφησης. Πιο συγκεκριμένα, εφαρμόστηκαν τα μοντέλα ψευδο-πρώτης τάξης, ψευδο-δεύτερης τάξης και διασωματιδιακής διάχυσης για την κινητική και τα μοντέλα γραμμικής ισόθερμης, ισόθερμης Freundlich και ισόθερμης Langmuir για την ισορροπία προσρόφησης. Τα μοντέλα που περιγράφουν πιο ικανοποιητικά τα υπό μελέτη προσροφούμενα υλικά είναι το μοντέλο ψευδο-δεύτερης τάξης για την κινητική προσρόφησης και τα μοντέλα Ισόθερμης Freundlich και Langmuir συνδυαστικά για την ισορροπία προσρόφησης.
Συμπερασματικά, παρατηρείται ότι, το υλικό που παρουσίασε το καλύτερο αποτελέσματα ήταν η πούλπα πυρολυμένη στους 400 βαθμούς Κελσίου χωρίς περεταίρω χημική επεξεργασία, και συγκεκριμένα επεξεργασμένη με pH 6, με χρόνο επαφής 4 ώρες, θερμοκρασία 45 °C και για 10 mg/L χαλκού CU (ΙΙ) συγκέντρωση στο διάλυμα.

description: The main objective of the dissertation is the adsorption of copper Cu (II) from an aqueous solution to biochar from olive pit. Experiments were conducted using not only the entire olive pit, but also using separately its kernel and pulp, all of which were pyrolyzed at 400 oC. In addition, the adsorption of copper on biochar (whole, kernel, pulp) after treatment with potassium hydroxide (KOH) and zinc chloride (ZnCl2) at 800 oC was studied. 
All pyrolyzed samples were characterized in terms of pH, ash content, elemental composition, metal determination, specific surface area (BET) and spectroscopy (FTIR). The unprocessed materials were also characterized in reference to their moisture content, volatile mater content and permanent carbon content. A series of adsorption experiments were then performed, which showed that the materials treated with KOH and ZnCl2 were not effective in adsorbing Cu (II). Subsequently, kinetic adsorption experiments of copper Cu (II) were performed only on non-chemically treated biochars. The results showed that the olive pulp biochar worked significantly better for copper adsorption and thus, the Cu (II) copper adsorption equilibrium experiments were only conducted for the pulp biochar. In total, the effect of four factors was studied, namely pH, contact time, temperature and Cu (II) concentration in the solution.
The biochars showed both positive and negative influence on all the examined factors, as well as slightly different behavior, due to their different composition. In addition, 6 models were applied to process the results of the kinetic and the adsorption equilibrium experiments. More specifically, pseudo-first order, pseudo-second order and intraparticle diffusion models were applied for the kinetic experiments and linear isotherm, Freundlich isotherm and Langmuir isotherm models were applied for the absorption equilibrium experiments. The models that most satisfactorily describe the materials studied are the pseudo-second order model for the kinetic experiments and the Freundlich and Langmuir isotherm models in combination for the adsorption equilibrium.
In conclusion, the material that showed the best results was the pulp, which was pyrolyzed at 400 oC without further chemical treatment and specifically treated at pH 6, with a contact time of 4 hours, temperature 45 ° C and for 10 mg / L copper CU (II) concentration in the solution.