Kayısı çekirdeği ve badem kabuğu karışımından aktif karbon üretimi ve sulu ortamlardan boyar madde giderimi
Activated carbon production from apricot stone and almond shell mixture and removal of dyes from aqueous solutions
Yazar: AYŞEGÜL ŞAŞTIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ORHAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, katyonik boyarmaddelerden C.I. Basic Yellow 51 (BY51) ve Basic Blue 3 (BB3) ile Basic Yellow 51- Basic Blue 3 ikili karışımlarının kayısı çekirdeği ve badem kabuğu karışımından hazırlanmış ve K2CO3 ile kimyasal olarak aktive edilmiş aktif karbona adsorpsiyonu kesikli sistemde incelenmiştir. Elde edilen aktif karbonun BET yüzey alanı 1329.31 m2/g bulunmuştur.
	Kesikli sistemde yapılan deneysel çalışmalarda BY51 ve BB3 boyarmaddelerinin adsorpsiyon verimi üzerine çözelti pH'ının, sıcaklığın ve başlangıç boyarmadde konsantrasyonun etkileri incelenmiştir. BY51 ve BB3 boyarmaddelerinin aktif karbon üzerine adsorpsiyonunda dengeleme süresi sırasıyla 780 ve 840 dakika olarak tespit edilmiştir. Optimum pH değeri 9.0 olarak saptanmıştır. Her iki boyarmadde için başlangıç boyarmadde konsantrasyonunun arttırılmasıyla adsorplanan boyarmadde yüzdesinin düştüğü, adsorpsiyon kapasitesinin ise arttığı belirlenmiştir. 25 ppm başlangıç boyarmadde konsantrasyonunda BY51 ve BB3 boyarmaddeleri için sırasıyla % 98.57 ve % 98.15 giderim verimleri elde edilmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesine 45oC'de ulaşılmıştır.
	Her bir boyarmadde için 25, 35 ve 45oC sıcaklıklarda gerçekleştirilen deneylerin sonuçları Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich izotermlerine uygulanmıştır. Her iki boyarmadde için Langmuir modelinin adsorpsiyon dengesini daha iyi tanımladığı gözlenmiştir. Langmuir eşitliğinden BY51 boyarmaddesi için aktif karbonun maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) değerleri 25, 35 ve 45oC'de sırasıyla 657.89, 666.67 ve 704.23 mg/g olarak hesaplanmıştır. BB3 boyarmaddesi için aynı sıcaklıklarda 588.24, 625.00 ve 666.67 mg/g olarak bulunmuştur. Her iki boyarmadde için ∆H0 değerinin pozitif işaretli çıkması adsorpsiyon prosesinin endotermik olduğunu, ∆G0 değerinin negatif işaretli çıkması adsorpsiyon prosesinin çalışılan sıcaklıklarda kendiliğinden oluştuğunu göstermektedir. Aktif karbon ile BY51 ve BB3 boyarmaddelerinin adsorpsiyonunda elde edilen sonuçlar birinci ve ikinci derece kinetik ve partikül içi difüzyon kinetik modellerine uygulanarak kinetik sabitler hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçların ikinci derece kinetik modele uyduğu gözlenmiştir.
 
Basic Yellow 51- Basic Blue 3 boyarmaddelerinin ikili karışımlarının aktif karbon üzerine adsorpsiyonu 25C'de incelenmiş, boyarmaddelerden birinin konsantrasyonu sabit tutulurken diğer boyarmaddenin konsantrasyonu değiştirilerek, birinci bileşenin ikinci bileşenin adsorpsiyon hızını ve dengede birim adsorbent kütlesi başına adsorplanan miktarını nasıl etkilediği araştırılmıştır. Ortamdaki BY51 boyarmadde varlığının BB3 adsorpsiyonunu, BB3 boyarmadde varlığının ise BY51 boyarmadde adsorpsiyonunu azalttığı gözlenmiştir. Tek bileşenli sistemin verileri kullanılarak BY51-BB3 boyarmaddelerinin ikili karışımlarına ait izoterm verilerini tahmin etmek için Extended Langmuir ve Jain ve Snoeyink Modifiye Edilmiş Extended Langmuir modelleri kullanılmıştır. Extended Langmuir modeli ikili karışımdaki verileri tanımlamak için başarısız olmasına rağmen, aktif karbon üzerine ikili karışım halindeki boyarmaddelerin adsorpsiyon davranışını tanımlamada Jain ve Snoeyink modelinden daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, the adsorption of single and binary combinations of Basic Yellow 51  (BY51) and Basic Blue 3 (BB3) cationic dyes onto activated carbon, which chemically activated with K2CO3, prepared from a mixture of apricot stone and almond shells was investigated in a batch system. The BET surface area of the prepared activated carbon was found to be 1329.31 m2/g.
The effects of solution pH, temperature and initial dye concentration on the adsorption yield of BY51 and BB3 dyes were investigated in experimental studies in a batch system. The equilibrium time for the adsorption onto activated carbon of BY51 and BB3 dyes were determined as 780 and 840 min., respectively. The optimum pH value was determined as 9.0. It has been determined that the adsorbed dyes percentage decreased and the adsorption capacity increased with increasing initial Basic Yellow 51 and Basic Blue 3 dyes concentrations. Removal yield of 98.57 % and 98.15 % for BY51 and BB3 dyes in the initial dye concentration of 25 ppm were obtained, respectively. Maximum adsorption capacity was obtained at 45oC.
The results of the experiments carried out at 25, 35 and 45C for each dye were applied to Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms. The Langmuir model for both dyes has been observed to better define adsorption equilibrium data. The maximum adsorption capacities (qmax) of activated carbon at 25, 35 and 45C for the BY51 dye adsorption were calculated from Langmuir equation as 657.89, 666.67 ve 704.23 mg/g, respectively. The values of maximum adsorption capacities for BB3 dye at same temperatures were found as 588.24, 625.00 ve 666.67 mg/g, respectively. The values of ΔH0 for both dyes are positive and the increase the values of qmax with increasing temperature indicates that the adsorption process is endothermic. Also, the values of ΔG0 are negative and shows that the adsorption process is occur spontaneously at temperature range studied. The results related to the adsorption process of BY51 and BB3 dyes by activated carbon were applied to the pseudo first and second order kinetics and intraparticle diffusion kinetic models to calculate the kinetic constants. It was observed that the results obtained fitted the second order kinetic model.
The adsorption of binary mixtures of Basic Yellow 51- Basic Blue 3 dyes onto activated carbon was studied at 25oC, how the first component affected the adsorption rate and the amount adsorbed at equilibrium per unit weight of the adsorbent of second component was investigated by changing the concentration of the first dye while the concentration of the second dye was kept constant. It was observed that the presence of Basic Yellow 51 in the medium decreased the adsorption of Basic Blue 3, and also the presence of Basic Blue 3 decreased the adsorption of Basic Yellow 51 (antagonistic effect). An extended Langmuir model and Jain and Snoeyink Model have been used to predict the isotherm data for the binary systems using the single component data. It was concluded that in spite of the Extended Langmuir model fails to identify the data in the binary mixture, it is better than the Jain and Snoeyink model in describing the adsorption behavior of dyes in binary mixtures onto activated carbon.