Çam kozalağının pirolizi ile elde edilen biyokömürün karakterizasyonu ve sulu çözeltilerden kongo kırmızısının gideriminde adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Characterization of the biochar obtained by pyrolysis of pine cones and investigation of adsorption properties in the removal of congo red from aqueous solutions
Yazar: CEREN ALTUNCAN KESEN
Danışman: DOÇ. DR. NİHAN KAYA
Hitit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorplama özellikleri = Adsorbtive properties ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Biyokömür = Biochar ; Kongo = Congo ; Kozalak = Cone ; Piroliz = Pyrolysis

Özet:
Boyaların çoğu toksik, mutajenik ve hatta kanserojen özelliklerinden dolayı çeşitli çevre ve sağlık sorunlarına neden olmaktadır. Bu nedenle, boyaları atık sudan uzaklaştırmak için çeşitli arıtma yöntemleri kullanılır. Adsorpsiyon, kolay uygulanması ve yüksek verimliliği nedeniyle en çok tercih edilen yöntemlerden biridir. Bu çalışmanın amacı, KOH ile aktive olan çam kozalağı biyokömürünü (ÇKB) hazırlamak, karakterize etmek ve anyonik diazo boyasının, Kongo kırmızısının (KK) sulu çözeltiden uzaklaştırılması için adsorban olarak kullanmaktır. pH, temas süresi, sıcaklık, başlangıç boya konsantrasyonu ve adsorban dozu gibi çeşitli çalışma parametreleri kesikli adsorpsiyon sisteminde optimize edilmiştir. Deneysel sonuçlar, hazırlanan aktif çam kozalağı biyokömürünün 1.714,5 m2/g yüzey alanına sahip olduğunu ve 2 g/L' lik bir adsorban dozajında %94,62 Kongo kırmızısı giderme verimliliğine ulaşıldığını göstermiştir. Adsorpsiyon dengesinin matematiksel tanımı için Freundlich, Langmuir ve Temkin adsorpsiyon modelleri kullanılmıştır. Deneysel veriler Freundlich izotermi ile en iyi uyumluluğu göstermiştir. Adsorpsiyon kinetiğini incelemek için yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve parçacık içi difüzyon kinetik modellerine ait mekanizmaların varsayımına dayanan adsorpsiyon modelleri deneysel verilere uygulanmıştır. Kinetik veriler, yalancı ikinci dereceden kinetik modele daha iyi uyum göstermiştir. Hesaplanan termodinamik parametreler, Kongo kırmızısı adsorpsiyonunun kendiliğinden, endotermik ve artan rastgelelik doğasını göstermiştir. Adsorpsiyon işleminden sonra aktif çam kozalağı biyokömürünün yapısal ve morfolojik değişimleri, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi kullanılarak belirlenmiştir.

Abstract:
Most of dyes cause various environmental and health problems due to their toxic, mutagenic and even carcinogenic properties. Therefore, several treatment methods are used to remove dyes from wastewater. Adsorption is one of the most preferred methods due to its easy application and high efficiency. The aim of this study is to prepare and characterize KOH-activated pine cone biochar (PCB) and use it as adsorbent for removal of anionic diazo dye, Congo red (CR) from aqueous solution. The various operating parameters such as pH, contact time, temperature, initial dye concentration and adsorbent dosage are optimized in batch adsorption system. Experimental results showed that the prepared APC biochar has a surface area of 1,714.5 m2/g and was achieved 94.62% CR removal efficiency at an adsorbent dosage of 2 g/L. The Freundlich, Langmuir and Temkin adsorption models were used for the mathematical description of the adsorption equilibrium. Experimental data showed the best compatibility with the Freundlich isotherm. Batch adsorption models, based on the assumption of the pseudo first order, pseudo second order and intra particle diffusion mechanism, were applied to examine the kinetics of the adsorption. Kinetic data fitted the pseudo second order kinetic model. Calculated thermodynamic parameters indicated the spontaneous, endothermic and the increased randomness nature of CR adsorption. Structural and morphological changes of APC biochar after adsorption process were determined by using Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Scanning Electron Microscope (SEM) analysis.