Dolgulu kolonda karbondioksit (Co2) gazının alkali atıksu ile tutulması
Recovery of carbondiokside gasses (Co2) by alkaline wastewater in the packed column
Yazar: AYŞEGÜL SERENCEM GÖLCÜK
Danışman: DOÇ. DR. ÜLKÜ ALVER ŞAHİN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
1950'li yıllarda başlayan endüstrileşme ve buna bağlı olarak sanayinin geliştirilmesiyle ortaya çıkan sera gazları küresel bazda iklim değişikliğine sebep olmuştur. Doğal karbon döngüsünden ziyade insanların yaşam aktiviteleri küresel ısınmanın oluşumunda ve iklim değişikliğinde önemli derecede etkili olmuştur. Yapılan birçok çalışma göstermiştir ki; nüfus artışı, enerji tüketimi, toprak kullanımı, uluslararası veya yurtiçi ticaret faaliyetleri, ulaşım ve trafik gibi insan aktiviteleri önemli ölçüde sera gazı salınımına sebep olmaktadır. Sera gazları arasında en önemli gaz karbondioksit (CO2) gazı olup, araç egzozlarından, fabrika bacalarından, ısınma amaçlı yakılan fosil yakıtlardan, endüstride enerji elde etmek için kullanılan yakıtlardan önemli miktarda atmosfere salınmaktadır. 

Bu çalışmada alkali atıksu kullanılarak CO2 tutulumu çalışılmıştır. Çalışmada O2'in en yüksek giderim verimine hangi koşullarda ulaşılabilineceği gözlemlenmiştir. Çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde dolgulu kolonda laboratuvar ortamında hazırlanan 0,1 N NaOH çözeltisi kullanılarak karbondioksit tutulması çalışılmış ve sistem optimizasyonu sağlanmıştır.  Çalışmada kullanılan gaz karışımı sentetik olarak gaz tüpleri vasıtası ile sağlanmıştır. CO2 konsantrasyonu  %20, %15, %10, %5 ve %2 içerecek şekilde hazırlanmıştır. Hava gaz akışı hızı regülatörler sayesinde üç farklı akış hızı: 6 lt/dk, 3 lt/dk ve 1 lt/dk olacak şekilde ayarlanmıştır.  CO2 oranlarının giderimindeki verimin takibinde sıvı akış hızının etkisini gözlemlemek için peristaltik pompa yardımı ile üç farklı sıvı akışı denenmiştir: 200 rpm (0,36 lt/dk), 400 rpm (0,75 lt/dk) ve 600 rpm(1,2 lt/dk). Dolgulu kolonomuzda dolgu malzemesi olarak plastik rasching halkaları kullanılmıştır. Rasching halkaları absorpsiyon kolonlarında gazın çözelti içerisinde daha fazla kalarak çözeltideki maddelerle reaksiyona girme süresini uzatmaktadır. Hazırladığımız çözelti absorpsiyon kolonuna kolonun üst kısmından duş etkisi yapılarak verilmiş, kolonun alt tarafından da hava ve CO2 gazları karışımı verilerek çözelti ile reaksiyonu sağlanmıştır. Verilen gaz, kolonun üst kısmından A2020 baca gazı ölçüm cihazına verilerek ölçüm takibi yapılmıştır.  İkinci bölümde ise NaOH çözeltisi ile yapılan deneysel çalışmada elde edilen en yüksek verim koşullarında tekstil ve iki farklı vitrifiye üretimi yapan işletmenin seramik atıksuyu kullanılarak CO2 giderimi incelenmiştir. Sonuç olarak tekstil ve seramik endüstrisine ait atıksular kullanılarak baca gazındaki CO2'in %30-38 oranında tutulabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The industrialization that began in the 1950s and the resulting greenhouse gases caused by the development of the industry have caused climate change on a global basis. From the natural carbon cycle, people's living activities have been significantly influential in the formation of global warming and climate change. Many studies have shown that; human activities such as population growth, energy consumption, land use, international or domestic trade activities, transportation and traffic cause significant greenhouse gas emissions. Among the greenhouse gases, the most important gas is carbon dioxide (CO2) gas, which is emitted from vehicle exhausts, factory floors, fossil fuels for heating purposes, to the atmosphere in significant quantities from the fuels used to generate industrial energy.

In this study, CO2 capture was studied using alkaline wastewater. It has been observed that the conditions under which the highest recovery efficiency of CO2 can be reached in the study. The study consists of two parts. In the first part, CO2 adsorption was studied by using 0.1 N NaOH solution prepared in the laboratory environment and the system optimization was achieved. The gas mixture used in the operation is synthetically supplied by means of gas cylinders. The CO2 concentration is 20%, 15%, 10%, 5% and 2%. Air gas flow rate is regulated by three different flow rates: 6 lt/min, 3 lt/min and 1 lt/min. Three different liquid flows have been tried with the help of peristaltic pump: 200 rpm (0.36 lt/min), 400 rpm (0.75 lt/min) and 600 rpm (1.2 lt/min) in order to observe the effect of liquid flow rate following the yield of CO2 rates. Plastic rasching rings were used as filler material in the filled spheres. The Rasching rings are longer in the absorption column than the gas in the solution, thereby extending the reaction time of the substances in the solution. The solution we prepared was given to the absorption column by the shower effect from the top of the column and by the mixture of air and CO2 gases at the bottom of the column. The gas was supplied from the upper part of the column to the A2020 flue gas measuring instrument and the measurement was performed. In the second part, the CO2 effluent was examined using the ceramic wastewater of the operator who produced textile and two different vitrified products under the highest yield conditions obtained in experimental work with NaOH solution. As a result, the use of wastewater from the textile and ceramics industry has resulted in a reduction of 30-38% of CO2 in the flue gas.