Aktive edilmiş ceviz kabuğunun polianiline desteklenerek sentezlenmesi ve labsa sulu çözeltisinin adsorpsiyon kolonunda arıtımının Thomas ve Yoon-Nelson ile modellenmesi
Synthesis of activated walnut shell supported to polyaniline and modeling the treatment of labsa aqueous solution in adsorption column by Thomas and Yoon-Nelson
Yazar: BEGÜM BELAT
Danışman: PROF. DR. SEVİL VELİ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Sert kabuklu yemişlerden olan cevizin en çok üretildiği ülkelerden biri olan Türkiye'de, son yıllarda artan tüketime bağlı olarak kabuk atığı da artmıştır. Bu çalışmada, adsorbent olarak aktive edilmiş ceviz kabuğu polianilin kompoziti ile desteklenerek (PANİ/CAK) Lineer Alkil Benzen Sülfonik Asit (LABSA) sentetik çözeltisinin, sabit yataklı adsorpsiyon kolonunda giderimi incelenmiştir. PANİ/CAK karakterizasyonu için kül içeriği, nem tayini, iyot sayısı, SEM, FTIR ve TGA-DTA analizleri yapılmıştır. LABSA giderim verimi deterjan ve KOİ parametreleri üzerinden incelenmiştir. Kolon çalışmasında; adsorbent yatak yüksekliğinin, çözelti akış hızının ve giriş çözelti konsantrasyonunun sabit yataklı adsorpsiyon sisteminde kırılma eğrileri üzerine olan etkisi araştırılmıştır. Optimum koşullar; 7,5 cm yatak yüksekliği, 10 mL/dk akış hızı ve 30 mg/L giriş çözelti konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Optimum koşullar altında kolonun toplam adsorpsiyon kapasitesi, deterjan ve KOİ için sırasıyla 216 ve 860 mg olarak bulunmuştur. Düşük akış hızı, artan yatak yüksekliği ve giriş konsantrasyonlarında kolonun performansı artmıştır. Kolonda adsorpsiyon performansı ve kırılma eğrilerinin davranışını tahmin etmek için Thomas ve Yoon-Nelson modelleri deneysel verilere uygulanmıştır. Yoon-Nelson modeli deneysel verilere iyi uyum göstermiştir ve elde edilen yüksek korelasyon katsayı değerleri (0.899< R2 <0.977) adsorpsiyon dengesini açıklamak için uygun bulunmuştur. PANİ/CAK'ın yeniden kullanılması amacıyla rejenerasyon çalışması yapılmıştır. Rejenerasyon çalışmasında 0,5 M NaOH çözeltisi kullanılmış ve 3.döngüde adsorbentin adsorpsiyon etkisi tükenmiştir.

Abstract:
In Turkey, which is one of the world's top walnut producers, waste shell amount increases due to the escalating consumption in recent years. In this study, the removal of Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid (LABSA) synthetic solution was investigated through fixed bed adsorption column system embedded with the composite of polyaniline supported activated walnut shell as an adsorbent. PANI/CAK was characterized by ash content, moisture content, iodine number, SEM, FTIR, and TGA-DTA analysis. LABSA removal efficiency was evaluated in terms of detergent and COD parameters. The effects of the bed height of adsorbent, flow rate of solution and initial solution concentration on the breakthrough curves were investigated in fixed bed adsorption system. Optimum conditions were determined as 7.5 cm bed height, 10 mL/min flow rate and 30 mg/L inlet solution concentration. The total adsorption capacity of the column under optimum conditions was calculated as 216 and 860 mg for detergent and COD, respectively. The performance of the column increased at low flow velocity, increased bed height and inlet concentrations. Thomas and Yoon-Nelson models were applied to experimental data to estimate the column adsorption performance and the nature of breakthrough curves. The Yoon-Nelson model fitted well with the experimental data and the high correlation coefficients obtained (0.899< R2 <0.977) were found to be applicable for explaining the adsorption balance. In order to reuse PANI/CAK, regeneration study has been carried out. Inthe regeneration study, 0,5 M NaOH solution was used and the adsorption effect of the adsorbent exhausted in 3.cycles.