Fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbon ile sulu çözeltilerden krom giderimi
Removal of chrome from aqueous solutions with activated carbon prepared from hazelnut shell
Yazar: EMIL ALIYEV
Danışman: PROF. DR. RECEP BONCUKCUOĞLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, fındık kabuğundan aktif karbon üretme yöntemi olarak, kimyasal aktivasyon yöntemi kullanılmışdır. Aktif karbon üretimi aşamasında aktive edici kimyasal olarak fosforik asit ( H3PO4 ) kullanılmıştır. Üretim prosesi oldukça düşük sıcaklıkta ( 400 C0) gerçekleştirilmiştir. Üretilen aktif karbonun yapısal değişikliklerini gözlemlemek amacıyla aktif karbonun SEM-EDX, BET, TGA, FTIR ham fındık kabuğununsa FTIR analizleri yapılarak karakteristik özellikleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Üretilen aktif karbonun BET yüzey alanı 581.07 m2/g ve iyot sayısı sonucu 1220 mg/g olarak bulunmuştur. Aktif karbonun pHZPC sonucuysa 2.78 olarak tayin edilmiştir.
      Daha sonra çalışmanın ikinci aşamasında üretilen aktif karbon ile sulu çözeltilerden kromun altı değerlikli (Cr6+) birleşiğinin farklı koşullarda adsorpsiyon yöntemiyle giderilmesi incelenmişdir. Aktif karbon ile krom gideriminin adsorpsiyon prosesine sıcaklık, pH, temas süresi, adsorbent dozu ve başlangıc krom konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. Sonuç olaraksa en iyi giderim verimi koşullarının %99 giderim verimiyle pH:2, adsorbent dozajı 0.3 g/L, başlangıc konsantrasyon 50 mgCr6+/L ve optimum sıcaklığın 23 0C olduğu tespit edilmiştir. Daha sonra adsorpsiyon dengesini analiz etmek için Langmuir ve Freundlich izotermleri araştırılmış ve deneysel veriler kullanılarak yalancı birinci dereceden ve yalancı ikinci dereceden kinetik modelleri analiz edilmiştir. Kromun altıdeğerlikli formunun aktif karbon üzerine uygun gelen adsorpsiyon izotermi olarak Freundlich izotermi tespit edilmiş ve maksimum adsorpsiyon kapasitenin 10.94 mg/g olarak bulunmuştur. Kinetik hesaplamaları sonuçlarının yalancı ikinci dereceden kinetiğe uygun olduğu gösterilmiştir. Termodinamik parametrelerinin sonucuysa adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden oluştuğunu ve ekzotermik olduğunu göstermiştir.
      Tüm bu verilerin sonucu olarak fındık kabuğundan üretilen aktif karbonun krom gideriminde başarılı olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
In this study, chemical activation method was used as a method of producing activated carbon from hazelnut shell. Phosphoric acid (H3PO4) was used as the activating chemical in the production of activated carbon. The production process was carried out at very low temperature (400 C0). In order to observe the structural changes of the produced activated carbon, SEM-EDX, BET, TGA, FTIR analyzes of the activated carbon and raw hazelnut shell were analyzed and the characteristics were examined and compared. The BET surface area of the produced activated carbon was 581.07 m2 / g and the iodine number was 1220 mg / g. The pHZPC result of activated carbon was determined as 2.78.
      Then, in the second stage of the study, the removal of hexavalent (Cr6+) compound of chromium from aqueous solutions with activated carbon produced by adsorption method under different conditions was investigated. The effects of temperature, pH, contact time, adsorbent dose and initial chromium concentration on the adsorption process of chromium removal with activated carbon were investigated. As a result, it was determined that the best removal efficiency conditions with 99% removal efficiency were pH:2, adsorbent dosage 0.3g/L, initial concentration 50 mgCr6+/L and optimum temperature 230C. Later, Langmuir and Freundlich isotherms were investigated to analyze the adsorption equilibrium, and pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models were analyzed using experimental data. Freundlich isotherm was determined as the appropriate adsorption isotherm of the hexavalent form of chromium on activated carbon and the maximum adsorption capacity was found to be 10.94 mg/g. It has been shown that the results of the kinetic calculations conform to pseudo-quadratic kinetics. As a result of the thermodynamic parameters, it has shown that the adsorption process is spontaneous and exothermic. 
     As a result of all these data, it has been revealed that activated carbon produced from hazelnut shell is successful in chromium removal.