Mandalina kabuklarından nano-gözenekli aktif karbon üretilmesi ve sulu fazdan bazı toksik boyar madde ve karışımları için adsorplama yeteneğinin incelenmesi
The production of nano-porous activared carbon from tangerine shells and investigation of adsorption capability for some toxic dyestuff and dyestuff mixture from aqoues phase
Yazar: FİLİZ KOYUNCU
Danışman: PROF. DR. FUAT GÜZEL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Aktif karbon yüksek yüzey alanı, gözeneklilik ve yüksek adsorplama kapasitesinden dolayı yaygın bir şekilde kullanılan adsorplayıcılardan biridir. Aktif karbon atık miktarı fazla  bitkisel hammaddelerden  kolaylıkla elde edilebilmektedir.
Bu yüksek lisans tezi kapsamında atık miktarı fazla olan mandalina kabuğu kullanılarak ilk kez mikrodalga ön işlemi uygulanarak nano-gözenekli aktif karbon hazırlama koşularının optimizasyonu hedeflendi. Bu amaçla, mandalina kabuğunun aktif karbon hazırlama uygunluğunu tespit etmek için bileşen, proksimate ve termogravimetrik analizleri yapılmıştır. Aktif karbonun hazırlanmasında kimyasal aktivatör olarak H3PO4 tercih edilmiştir. Aktif  karbon hazırlama koşulları için 40 saniye 900 W mikrodalga ön işleminden sonra azot ortamında aktivatör emdirme oranı, karbonizasyon/aktivasyon sıcaklığı ve süre etkisi incelenmiştir. Üretim optimizasyon koşulları 40 saniye 900 W mikrodalga ön işlemi, 2:1 gH3PO4/gkabuk emdirme oranı, 500 oC karbonizasyon/aktivasyon sıcaklığı ve 1 saat karbonizasyon/aktivasyon süresi olarak belirlenmiştir. Belirlenen bu koşullarda hazırlanan aktif karbonun yüzey alanı ve gözenek boyu dağılımları, SEM, FT-IR, proksimate analiz, sıfır yük pH'sı ile Boehm titrasyonu gibi çeşitli fizikokimyasal yöntemlerle karakterize edilmiştir. Ayrıca sulu çözeltiden adsorplama kapasitelerini tespit etmek için metilen mavisi ve metanil sarısı adsorplanan olarak kullanılmıştır. Adsorplama kapasitesini optimize etmek için çözelti pH'ı, adsorplayıcı dozu, adsorplanan başlangıç derişimi, denge süresi ve sıcaklık etkileri gibi çeşitli parametrelerin etkileri incelenmiştir. Belirlenen optimum adsorpsiyon koşullarında kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirildi. Yapılan kinetik ve izoterm çalışmalarından, adsorpsiyonlarının kısa sürede, yüksek derişimlerde ve yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiği gözlenmiştir. 	
Bu çalışma sonucunda atık değeri yüksek olan mandalina kabuğundan üretilen optimal nano-gözenekli aktif karbonun gözenek karakteristiği ve  çözeltiden adsorpsiyon kapasitesi göz önüne alındığında mandalina kabuğunun  ticari aktif karbon üretiminde kullanılabileceği gözlenmiştir.

Abstract:
Activated carbon surface area is one of the widely used adsorptions due to its porosity and adsorptance capacity. Activated carbon waste amount can be easily obtained from surplus raw materials. 
Within the scope of this master/s thesis, it is aimed to optimize the conditions of preparing nano-porous activated carbon by applying microwave pre-operation for the first time through the use of tangerine shell which has a great waste amount. For this purpose, proximate and thermogravitmetric analyses  were carried out to determine the convenience of tangerine shell to activated carbon. H3PO4 was preferred as the chemical activator in the process of preparing activated carbon. After applying 40 seconds 900 W microwave pre-operation for the conditions of preparing activated carbon, the effects of activator impregnation ratio in the nitrogen phase, carbonization/activation temperature and time were investigated. As a result, the conditions of optimization of production were determined as: 40 seconds 900 W microwave pre-operation, 2:1 gH3PO4/gshell impregnation rate, 500 oC carbonization/activation temperature and 1 hour of carbonization/activation time. Active carbon surface area prepared under these conditions and pore size distributions were characterised  with such physicochemical methods as  SEM, FT-IR, proksimate analyses, point of zero charge and Boehm titration measurements. Besides, methylene blue and metanil yellow was used as adsorptance to identify adsorption capacity in aqueous solution. To optimize adsorption capacity, the effects of such parametres as the pH of solution, adsorption dose, adsorpted starting concentration, balance time, and temperature impact were investigated. Kinetical and isotherm studies were carried out under determined optimal adsorption conditions. As  a consequence of kinetical and isotherm studies, it was observed that their adsorptions occured in high concentrations and high temperatures in a short time.
At the end of this study, it was observed that tangerine shell can be used in the production of commercial activeated carbon considering optimal nano-porous activated carbon pore characteristics and solution adsorption capacity produced from tangerine shell whose waste value is high.