title: Μελέτη προσρόφησης διασταλαγμάτων σε στήλες με τη χρήση βιο-εξανθρακώματος πορτοκαλιού
title: Continuous column adsorption of leachate onto orange biochar
Creators: name: Σαμαρα Μαρια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η προσρόφηση φαινολικών ενώσεων από διαστάλαγμα σε βιοεξανθράκωματα υπολειμμάτων πορτοκαλιού, τα οποία κατατάσσονται στην κατηγορία των αγροβιομηχανικών αποβλήτων. Τα υπολείμματα πορτοκαλιού αρχικά πυρολύθηκαν στους 600οC και στη συνέχεια, το βιο-εξανθράκωμα ενεργοποιήθηκε με KOH στους 800οC. Τα δύο υλικά εξετάστηκαν ως προς την ειδική επιφάνεια, την δομή και την μορφολογία της επιφάνειας τους με την βοήθεια αναλύσεων ΒΕΤ, SEM-EDS και FTIR. Ακολούθησε η μελέτη επίδρασης διάφορων παραμέτρων, όπως η δόση του προσροφητή και ο χρόνος επίδρασης για πειράματα προσρόφησης διαλείποντος έργου (batch), αλλά και η αραίωση, η ταχύτητα ροής και η αναγέννηση για την χρήση στηλών. Στα πειράματα στηλών, πραγματοποιήθηκε επιπλέον μοντελοποίηση των αποτελεσμάτων με τη χρήση των μη-γραμμικών μοντέλων Thomas, Bohart – Adams και Yoon – Nelson. Παρατηρήθηκε πως για τα πειράματα batch, η συμπεριφορά των δύο υλικών ήταν παρόμοια ως προς την απομάκρυνση φαινολών και χρώματος, με τη δόση 1 g και χρόνο προσρόφησης 48 h να εμφανίζουν θετική επίδραση. Όσον αφορά τα πειράματα προσρόφησης σε στήλες, προέκυψε πως για διαφορετικές αραιώσεις του υγρού δείγματος, όπως (1/20), (1/40) και (1/50), ο χρόνος ολοκλήρωσης της διαδικασίας (breakthrough time) ήταν 180, 240 και 345 min. Όσον αφορά την αναγέννηση του βιο-εξανθρακώματος κρίθηκε καλύτερος ο πρώτος κύκλος πειραμάτων. Τέλος, το μοντέλο που περιέγραψε ιδανικότερα την προσρόφηση με στήλες ήταν του Thomas, καθώς εμφάνισε τον καλύτερο συντελεστή συσχέτισης (R2= 0,7602). Αξιολογώντας τα αποτελέσματα των πειραμάτων, το ενεργοποιημένο υλικό με ΚΟΗ αποδείχθηκε το καλύτερο εκ των δύο, ως προς την απομάκρυνση των φαινολικών ενώσεων και χρώματος.
description: The aim of this thesis was to evaluate the phenolic compound adsorption from landfill leachate on activated biochars produced from orange peels. Initially, the orange peels were pyrolyzed at 600oC, in order to convert the material into biochar. The biochars were chemically activated by potassium hydroxide (KOH) at 800oC. The two materials were analyzed for specific surface area, morphology and their surface structure by BET, SEM-EDS and FTIR. Studies on the effect of various parameters such as the adsorbent dose and the effect time were conducted in batch adsorption experiments, whereas the dilution ratio, flow rate and regeneration cycles were investigated in fixed-bed column experiments. The results obtained from the column experiments were then modeled using the Thomas, Bohart – Adams and Yoon – Nelson models. It was observed that for the batch experiments, the behavior of the two materials was similar, in terms of phenol and color removal, with a dose of 1 g and processing for 48 h. Regarding the fixed-bed column experiments, it was concluded that for different dilutions, such as (1/20), (1/40) and (1/50), the breakthrough time varied from 180, 240 and 345 min, respectively. Concerning the biochar regeneration, it was shown that after the first circle the adsorption efficiency was reduced. Finally, the model that best described the column adsorption was the Thomas model, as it showed the best correlation coefficient (R2 = 0.7602). In conclusion, the activated biochar presented the best removal efficiency in terms of phenolic compounds and color.