Kağıt fabrikası atık sularındaki boyar maddenin lignoselülozik malzemeden üretilmiş aktif karbon ile giderilmesi
Removal of colorants from paper plant waste water with activated carbon produced from lignocellulosic material
Yazar: EMRECAN ARPACI
Danışman: PROF. DR. SAMİ İMAMOĞLU
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Granüler aktif karbon = Granular activated carbon

Özet:
Bu çalışmada; Bursa ilimizde fazla miktarda tüketilen kestane meyvesinin atık kabuklarından laboratuvar ortamında farklı parametrelerde üretilen aktif karbon ile atık kağıt fabrikası sularında bulunan boyar maddelerin giderilmesi denenmiştir. Her fabrikanın ve her farklı prosesin atık suları birbirinden farklı olduğundan fabrika atık suyundaki boyar maddeyi simüle etmek amacı ile metilen mavisi ile çözeltiler hazırlanmış ve bu çözeltiler farklı parametrelerde hazırlanmış aktif karbon örnekleri ile arıtılmaya çalışılmıştır . Kestane kabuğu örnekleri Bursa ilimizde faaliyet gösteren kestane şekeri üretim fabrikalarından temin edilmiştir ve fabrikada herhangi bir kimyasal işlem görmemiştir.  Alınan bu örnekler öğütüldükten sonra farklı kombinasyonlarla fosforik asit ile muamele edilmiş ve ardından farklı sıcaklıklarda piroliz işlemine tabi tutulmuştur. Piroliz işlemi sonrası katı ürün verimi, termal analizler, atık su temizleme verimi, adsorbans %'leri ,  sem ve ftır analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlere göre kestane kabuğunun kül oranı %2 olarak belirlenmiştir. Kestane kabuğunun düşük kül oranına sahip olması, kolay depolanabilir olması, maliyetinin düşük olması(fabrika atığı) gibi nedenlerden dolayı aktif karbon üretimine uygun olduğu düşünülmektedir. 
Üç farklı sıcaklıkta gerçekleştirilen karbonizasyon işlemi sonrasında sıcaklık arttıkça katı ürün veriminin azaldığı tespit edilmiştir. Ancak 1:2 oranında fosforik asit ile aktifleştirilen örnekler, aynı sıcaklıkta 1:1 oranında fosforik asit ile aktifleştirilen örnekler ile kıyaslandığında asit oranı arttıkça katı ürün verimininde arttığı gözlemlenmiştir.
FTIR analizleri sonucunda, hammaddede tespit edilen aromatik yapıdaki bağların karbonizasyon ve aktivasyon işlemleri sonucunda bozunduğu tespit edilmişir. Aktif karbon numunesinin yüzeyinde, adsorpsiyon için önemli olan karboksilik, fenol ve alkol gruplarına ait olan C-O ve C-CH bağlarının bulunduğu tespit edilmiştir.
Yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar ışığında kestane kabuğundan üretilen aktif karbonun, kağıt fabrikası flotasyon atık sularında kullanılabilir olduğu düşünülmektedir.
Adsorpsiyon sonrası Spektrofotometre ile dengeye ulaşmış çözeltilerin miktarları belirlenmiş ve en iyi birim adsorpsiyon kapasitesi 450°C sıcaklık 1:2 oranında fosforik asit oranı ile aktifleştirilmiş aktif karbon örneğinin verdiği testip edilmiştir. En düşük birim adsorbsiyon sahip olan örneğin ise 500°C sıcaklıkta 1:1 oranında fosforik asit ile aktifleştirilmiş aktif karbon numunesinin verdiği görülmüştür.

Abstract:
In this study; It has been tried to remove the colorant in the paper mill waste waters with activated carbon produced at different parameters in the laboratory environment from the waste shells of chestnut fruit. Since the waste water of each factory and each process is different from each other, solutions were prepared with methylene blue in order to simulate the colorant in the factory waste water and these solutions were tried to be treated with activated carbon samples prepared at different parameters. Chestnut shell samples were obtained from chestnut sugar production plants operating in Bursa province and did not undergo any chemical treatment in the factory. After grinding, these samples were treated with phosphoric acid in different combinations and then pyrolyzed at different temperatures. After pyrolysis process, solid product yield, thermal analysis, waste water cleaning efficiency, %adsorbance, sem and ftir analyzes were performed. According to the analysis, the ash content of chestnut shell was determined as 2%. Chestnut shell is thought to be suitable for active carbon production due to its low ash content, easy storage and low cost (factory waste).After the carbonization process carried out at three different temperatures, it was found that the solid product yield decreased with increasing temperature. However, 1: 2 phosphoric acid-activated samples were observed to increase in solid product yield as acid ratio increased compared to 1: 1 phosphoric acid-activated samples at the same temperature.As a result of FTIR analysis, it was determined that aromatic bonds in the raw material deteriorated as a result of carbonization and activation processes. On the surface of the activated carbon sample, it was found that there are C-O and C-CH bonds belonging to the carboxylic, phenol and alcohol groups important for adsorption.In the light of the results obtained from the studies, it is thought that the activated carbon produced from chestnut shell can be used in the flotation waste water of paper mill.After adsorption, the amount of the equilibrated solutions were determined by spectrophotometer and the best unit adsorption capacity was tested by activated carbon sample with phosphoric acid ratio of 450 ° C temperature 1: 2 ratio. The sample having the lowest