Aktif karbon manyetik kompozitlerin üretimi ve fenol gideriminde kullanılmasının incelenmesi
Investigation of the production and use of activated carbon magnetic composites in phenol removal
Yazar: TAYİS ÇİLİNGİRYAN
Danışman: PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ YELİZ ELALMIŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Fenoller = Phenols

Özet:
Atık su ve toprak kirliliği gibi küresel çevre sorunları Birleşmiş Milletler'in sürdürülebilir kalkınma hedeflerine ulaşılmasını tehlikeye atmaktadır. Su kirliliğinin giderilmesine yönelik süreçlerde özellikle ABD Çevre Koruma Kurumu'nun (EPA) öncelikli kirleticiler listesinde yer alan kirleticilerin giderilmesi insan kaynaklı çevre sorunlarının çözümü ve sürdürülebilirliği için gereklidir. Su kirleticilerinin bertarafında en çok tercih edilen yöntemlerden biri adsorpsiyon temelli giderimdir. Bu prosesin endüstriyel kullanımında karşılaşılan sorunlardan biri adsorbanın geri kazanılması esnasında yaşanan madde ve performans kayıplarıdır. Bu bağlamda, çalışmanın ardışık adsorpsiyon-rejenerasyon döngüsüne uygun aktif karbon içerikli manyetik kompozit adsorban üretimi ve öncelikli kirleticiler grubunda yer alan fenolün giderilmesindeki performansın incelenmesidir. Modifiye sol jel yöntemi ile üretilen manyetik aktif karbon adsorban için ICP-MS, SEM, BET ve XRD analizleri yapılmıştır. Hazırlanan aktif karbon içerikli manyetik aktif karbon adsorbanın 1 dk'lık temas süresinde %86'lık giderim verimi ile hızlı adsorpsiyon özelliği sergilediği, adsorpsiyon kapasitesinin 39,25 mg/g olduğu, yalancı ikinci derece kinetik model ile uyumlu, tek tabakalı adsorpsiyon gerçekleştiği belirlenmiştir. Etanol ile rejenerasyon sonrasında yedinci ardışık-rejenerasyon döngüsüne takiben giderim veriminde %17'lik bir azalma olduğu saptanmıştır. Modifiye sol jel nitrat yöntem ile başarılı şekilde üretilen manyetik aktif karbonun diğer kirleticilerle adsorpsiyon performans değerlendirmesi yapılabilir. Rejenerasyon işlemi sonrası geri kazanılmış fenolü içeren etanollü rejenerasyon çözeltisinin özellikle antiseptik özellikleri göz önünde bulundurularak dezenfektan üretiminde kullanılmasının değerlendirilmesi önerilmektedir.

Abstract:
Global environmental problems such as wastewater and soil pollution jeopardize the achievement of the United Nations' sustainable development goals. In the processes for the elimination of water pollution, the removal of pollutants, which are on the priority pollutants list of the US Environmental Protection Agency (EPA), is necessary for the solution and sustainability of human-induced environmental problems. One of the most preferred methods for the disposal of water pollutants is adsorption-based removal. One of the problems encountered in the industrial use of this process is the material and performance losses experienced during the recovery of the adsorbent. In this context, the study is to investigate the production of magnetic composite adsorbent containing activated carbon suitable for sequential adsorption-regeneration cycle and the performance in removing phenol, which is in the group of priority pollutants. ICP-MS, SEM, BET and XRD analyzes were performed for the magnetic activated carbon adsorbent produced by the modified sol gel method. It was determined that the prepared magnetic activated carbon adsorbent containing activated carbon exhibited fast adsorption with 86% removal efficiency in 1 minute contact time, adsorption capacity was 39,25 mg/g, and monolayer adsorption was realized, which was compatible with the pseudo-second order kinetic model. After regeneration with ethanol, there was a 17% reduction in removal efficiency following the seventh consecutive-regeneration cycle. The adsorption performance of magnetic activated carbon, which is successfully produced by the modified sol gel nitrate method, with other pollutants can be evaluated. It is recommended to evaluate the use of ethanol regeneration solution containing recovered phenol after the regeneration process, especially considering its antiseptic properties, in disinfectant production.