Fındık kabuğundan üretilen aktif karbon ile sulu çözeltilerden parasetamol giderimi
Removal of paracetamol from aqueous solutions by activated carbon produced from hazelnut shell
Yazar: GAMZE AKSARI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜSLÜN SARA TUNÇ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Farmasötikler = Pharmaceuticals ; Fındık kabuğu = Hazelnut shell ; Parasetamol =

Özet:
Bu tez çalışmasında; fındık kabuğunun K2CO3 ile kimyasal aktivasyon ve piroliziyle elde edilmiş olan aktif karbon su ortamlarından parasetamol gideriminde kullanılmıştır.  Fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbon elementel analiz, XRD, BET, FTIR, SEM-EDX ve pHpzc ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan aktif karbonun adsorplama etkinliğini ortaya koymak için kesikli adsorpsiyon deneyleri yürütülmüştür. Adsorpsiyon deneylerinde parasetamolün adsorpsiyonu üzerine; başlangıç pH'ı, adsorbent dozu, temas süresi, başlangıç parasetamol konsantrasyonu ve sıcaklık parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Çalışmanın sonuçları, bu aktif karbon ile parasetamolün geniş pH bir aralığında etkili bir şekilde giderilebildiğini göstermiştir. Aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesinin başlangıç parasetamol konsantrasyonunun artışı ile arttığı, aksine aktif karbon dozunun ve sıcaklığın artışı ile azaldığı gözlemlenmiştir. Maksimum adsorpsiyon verimi ve kapasitesi 25 oC sıcaklıkta elde edilmiştir. 10 mg/L başlangıç parasetamol konsantrasyonu için aktif karbonun parasetamol giderim verimi pH 7, 0.2 g/L adsorbent dozu ve 25 oC sıcaklık şartında %99.2 olarak bulunmuştur.
Aktif karbon ile parasetamol adsorpsiyonunda elde edilen veriler adsorpsiyon izotermlerine ve kinetik modellere uygulanmıştır. Sonuçlar parasetamol adsorpsiyonunun Langmuir izotermine ve yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyduğunu göstermiştir. Langmuir modeline göre, 25, 35, 45 ve 50 oC sıcaklıklarda parasetamol için aktif karbonun maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) sırasıyla 256.41, 250.00, 243.90 ve 238.10 mg/g olarak belirlenmiştir. Çeşitli sıcaklıklarda adsorpsiyon termodinamiği çalışılıp termodinamik parametreler de hesaplanmıştır. Termodinamik hesaplar, adsorpsiyon sürecinin kendiliğinden ve ekzotermik olduğunu ortaya koymuştur. Gerçek su örnekleri için de aktif karbonun etkin olduğu belirlenmiştir. Desorpsiyon çalışmaları, adsorbentlerin rejenere edilebileceğini ve adsorpsiyon için yeniden kullanılabileceğini ortaya koymuştur.
Çalışmadan elde edilen sonuçlar, fındık kabuğundan üretilen bu aktif karbonun su ortamlarından parasetamol giderimi için etkili olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu aktif karbon, kirlenmiş sulardan parasetamolün giderimi için umut verici bir adsorbent olarak önerilebilir.

Abstract:
In this thesis study; activated carbon obtained by chemical activation and pyrolysis of hazelnut shell with K2CO3 was used for paracetamol removal from water environments. The activated carbon prepared from hazelnut shell was characterized by elemental analysis, XRD, BET, FTIR, SEM-EDX and pHpzc. Batch adsorption experiments were carried out to demonstrate the adsorption efficiency of the prepared activated carbon. In the adsorption experiments, the effects of initial pH, adsorbent dose, contact time, initial paracetamol concentration and temperature parameters on the adsorption of paracetamol were investigated. The results of the study showed that the paracetamol could be effectively removed at a wide pH range by this activated carbon. The adsorption capacity of the activated carbon increased with the increase of the initial paracetamol concentration, on the contrary, it decreased with the increase of activated carbon dose and temperature. The maximum adsorption efficiency and capacity were obtained at 25 oC. For an initial paracetamol concentration of 10 mg/L, the paracetamol removal efficiency of the activated carbon was found to be 99.2% at pH 7, 0.2 g/L adsorbent dose and 25 oC temperature conditions.
The data obtained in the adsorption of paracetamol by activated carbon were applied to the adsorption isotherms and kinetic models. The results showed that the adsorption of paracetamol followed the Langmuir isotherm and pseudo-second-order kinetic model. According to the Langmuir model, the maximum adsorption capacity (qmax) of activated carbon for paracetamol at 25, 35, 45 and 50 oC temperatures was determined as 256.41, 250.00, 243.90 and 238.10 mg/g, respectively. By studying adsorption thermodynamics at various temperatures, thermodynamic parameters were also calculated. Thermodynamic calculations revealed that the adsorption process is spontaneous and exothermic. It was determined that the activated carbon was also effective for real water samples. Desorption studies revealed that the adsorbent can be regenerated and reused for adsorption. 
The results obtained from the study revealed that the activated carbon produced from hazelnut shell is effective for removal of paracetamol from water environments. In conclusion, this activated carbon can be suggested as a promising adsorbent for the removal of paracetamol from polluted waters.