Biyokütleden aktif karbon üretimi,karakterizasyonu ve adsorpsiyon çalışmalarında kullanımı
Activated carbon production from biomass, characterization and usage in adsorption studies
Yazar: İZGE DEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA YILDIZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Ağır metal giderimi = Heavy metal removal ; Biyokütle = Biomass

Özet:
Adsorpsiyonun önemli kullanım alanlarından biri sulardan kirleticilerin uzaklaştırılmasıdır. Su kirliliği, ekosisteme, insan ve hayvan sağlığına etkileri nedeni ile önüne geçilmesi gereken oldukça önemli bir sorundur. Ağır metaller ve boyar maddeler su kirliliğinin en önemli sebepleridir. Adsorpsiyon, bu kirliliklerin giderilmesinde kullanılan diğer yöntemlere kıyasla, maliyet etkinliği ve uygulama kolaylığı ile avantajlı bir arıtım yöntemidir. Adsorpsiyon işleminde en önemli unsur adsorban maddedir. Adsorbanın ucuz, bol ve sürdürülebilir olması arıtım işlemlerinin sürekliliği için gereklidir. Günümüzde yenilenebilir kaynaklardan üretilen aktif karbonlar, düşük maliyetli, yüzey alanı yüksek ve gelişmiş gözenek özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, biyokütleden aktif karbon elde edilmesi, karakterizasyonu ve adsorban madde olarak kullanılabilirliğini araştırmaktır.
Çalışmada kavak ağacından, fosforik asit kimyasal aktivasyonu ile 2:1, 3:1, 4:1 emdirme oranlarında ve 400°C, 500°C, 600°C karbonizasyon sıcaklıklarında aktif karbon üretilmiştir. Üretilen aktif karbonların gözenek özellikleri, spesifik yüzey alanları, gözenek yapıları ve yüzey fonksiyonel gruplarını belirlenmek üzere BET, SEM ve FTIR analizleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek yüzey alanına sahip aktif karbon sulu çözeltilerden Malahit Yeşili ve Krom(VI) giderilmesi için kullanılmıştır. Adsorpsiyona etki eden pH, temas süresi, adsorban miktarı, başlangıç derişimi ve sıcaklık parametreleri incelenerek optimum koşullar belirlenmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarının ardından adsorpsiyon kinetiği, termodinamiği ve izotermi incelenerek sonuçlar değerlendirilmiştir.

Abstract:
One of the important uses of adsorption is removal of pollutants from water. Water pollution is a very important problem that should be prevented due to its effects on human and animal health. Heavy metals and dyestuffs are the most important causes of water pollution. Adsorption is an advantageous treatment method with its cost-effectiveness and ease of application compared to other methods used to remove these impurities. The most important element in the adsorption process is the adsorbent material. Its necessary for the continuity of the treatment processes that the adsorbent is cheap, abundant and sustainable. Today, activated carbons produced from renewable resources are widely used due to their low cost, high surface area and improved pore properties. The main purpose of this study is to obtain activated carbon from biomass, its characterization and its usability as an adsorbent material.
In this study, activated carbon was produced from poplar wood with phosphoric acid chemical activation at 2:1, 3:1, 4:1 impregnation ratios and carbonization temperatures of 400°C, 500°C, 600°C. BET, SEM and FTIR analyzes were carried out to determine the pore properties, specific surface areas, pore structures and surface functional groups of the produced activated carbons. Activated carbon with the highest surface area was used to remove Malachite Green and Chromium(VI) from aqueous solutions. Optimum conditions were determined by examining the pH, contact time, amount of adsorbent, initial concentration and temperature parameters affecting the adsorption. After the adsorption studies, adsorption kinetics, thermodynamics and isotherm were examined and the results were evaluated.