Tespih ağacı (Melia azedarach) meyvesinden üretilen biyokarbonun sudan bazı organik ve inorganik kirlilikleri uzaklaştırma performanasının incelenmesi
Investigation of the performance of biocarbon produced from rosary tree (Melia azedarach) fruit in removing some organic and inorganic i̇mpurities from water
Yazar: FATMA KARADENİZ
Danışman: PROF. DR. FUAT GÜZEL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
21. Yüzyılda, teknoloji alanındaki gelişmeler yaşam koşullarımızda bir rahatlık sağlamış olsa da yarattığı çevre kirliliğinin boyutları artan insan nüfusu ile birlikte her geçen gün hızla artmaktadır. Bu artışın en önemli sonuçlarından biri su kirliliğidir. Su kirliliğinin giderilmesi amacıyla fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin etkinlik derecesi kirleticinin çeşidine ve atık su bileşimine bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca, uygulanan yöntemin maliyeti, süresi ve çevre üzerindeki etkileri uygulanabilirliğini etkileyen faktörlerdendir. Bu bağlamda adsorpsiyon su kirliliğinin giderilmesi amacıyla kullanılan yöntemlerden biridir. Adsorpsiyon işleminde adsorplayıcı olarak genelde aktif karbon kullanılır. Ancak gerek maliyetli olması gerekse aktifleştirmek amacıyla kullanılan kimyasalların çevreye vermiş olduğu zararlardan dolayı aktif karbon yerine daha az maliyetli ve daha çevre dostu olan biyokarbonlar her geçen gün önemini artırmaktadır.     
           Bu çalışmada Dicle Üniversitesi Kampüsünde yere saçılarak çevre kirliliğine neden olan Tespih ağacı meyveleri çevre dostu bir biyokarbon elde etmek amacıyla ilk kez kullanılmıştır. Bu amaçla toplanan Tespih ağacı meyvelerinin biyokarbon olarak kullanılma uygunluklarını tespit etmek amacıyla biyokimyasal bileşen, proksimate ve aproksimate analizleriyle beraber termogravimetrik analizi yapılmıştır. Uygun öncül olduğu analizlerle desteklendikten sonra elde edilen biyokarbonun fizikokimyasal özellikleri; proksimet, aproksimet, BET, FT-IR, XRD, SEM, Boehm titrasyonu ve yüzey sıfır yük ölçümleri gibi çeşitli fizikokimyasal yöntemler kullanılarak karakterize edilmiştir. Tespih ağacı meyvesinden hazırlanmış bu biyokarbonun sulu çözeltiden değişik safsızlıkları adsorplama kabiliyetinin ölçülmesi amacıyla boyar madde grubunu temsilen MM, antibiyotik grubunu temsilen DKF ve ağır metal grubunu temsilen Cu(II) adsorplanan olarak kullanılmıştır. Adsorpsiyon koşullarının optimizasyonu amacıyla sırasıyla pH, adsorplayıcı miktarı, adsorplananın başlangıç derişimi, denge temas süresi, iyonik şiddet ve sıcaklık gibi çeşitli parametrelerin etkisi incelendi. Tespit edilen optimum adsorpsiyon koşullarında adsorplayıcı ve adsorlananlar arasındaki etkileşimleri fizikokimyasal açıdan değerlendirmek amacıyla kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirildi. Kinetik ve izoterm çalışmaları sonucu elde edilen verilerden yararlanılarak kinetik, izoterm ve termodinamik parametreler hesaplandı. Bu parametreler doğrultusunda MM ve Cu(II) adsorpsiyonun endotermik, DKF adsorpsiyon sürecinin ekzotermik olarak gerçekleştiği tespit edildi. Ayrıca elde edilen biyokarbonun daha çok mikro gözenek (%85.92) yapısına sahip olmasından dolayı Cu(II) adsorpsiyonunda daha büyük moleküler yapıya sahip olan MM ve DKF'ye kıyasla daha etkili olduğu belirlendi.    
           Bu Tez çalışmasında, elde edilen veriler ışığında Tespih ağacı meyvesinin biyokarbon üretiminde ham madde olarak kullanılabileceği sonucuna varıldı. Elde edilen optimal biyokarbonun yüzey özellikleri ve gözenek boyut dağılımları dikkate alındığında özellikle küçük boyuttaki safsızlıkları uzaklaştırmada daha etkili olarak kullanılabileceği önerilmektedir.

Abstract:
In the 21st century, although the developments in the field of technology have provided comfort in our living conditions, the dimensions of the environmental pollution it creates are increasing rapidly with the increasing human population. One of the most important consequences of this increase is water pollution. Physical, chemical and biological methods are used to eliminate water pollution. The effectiveness of these methods varies depending on the type of pollutant and the composition of the waste water. In addition, the cost, duration and environmental effects of the applied method are among the factors affecting its applicability. In this context, adsorption is one of the methods used to eliminate water pollution. Activated carbon is generally used as an adsorber in the adsorption process. However, biocarbons, which are less costly and more environmentally friendly instead of activated carbon, are becoming more and more important due to their cost and the damage caused by the chemicals used to activate them. 
         In this study, rosary tree fruits, which cause environmental pollution by scattering on the Dicle University Campus, were used for the first time to obtain an environmentally friendly biocarbon. In order to determine the suitability of the, rosary tree fruits collected for this purpose to be used as biocarbon, biochemical component, proxymate and aproxymate analysis and thermogravimetric analysis were performed. Physicochemical properties of biocarbon obtained after being supported by analysis as a suitable precursor; It has been characterized using various physicochemical methods such as proxymate, aproxymate BET, FT-IR, XRD, SEM, Boehm titration and surface zero charge measurements. In order to measure the ability of this biocarbon prepared from rosary tree fruit to adsorb various impurities from aqueous solution, MM representing the dyestuff group, DKF representing the antibiotic group and Cu (II) representing the heavy metal group were used as adsorbed. In order to optimize the adsorption conditions, the effects of various parameters such as pH, adsorbent amount, initial concentration of adsorbed, equilibrium contact time, ionic strength and temperature were investigated, respectively. Kinetic and isotherm studies were carried out in order to evaluate the interactions between adsorbers and adsorbers in terms of physicochemistry under the determined optimum adsorption conditions. Kinetic, isothermal and thermodynamic parameters were calculated using the data obtained as a result of kinetic and isothermal studies. In line with these parameters, it was determined that MM and Cu (II) adsorption was endothermic and DKF adsorption process was exothermic. In addition, it was determined that the biocarbon obtained was more effective in the adsorption of Cu (II) compared to MM and DKF, which have a larger molecular structure, since it has a more microporous (85.92%) structure.
In this thesis study, in the light of the obtained data, it was concluded that the rosary tree fruit can be used as a raw material in biocarbon production. Considering the surface properties and pore size distributions of the optimal biocarbon obtained, it is suggested that it can be used more effectively in removing especially small-sized impurities.