Aktif karbon üretim sürecinin termogravimetrik analiz ile incelenmesi
Investigation of activated carbon production process using thermogravimetric analysis
Yazar: BURCU ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, Tunçbilek linyitinden aktif karbon üretimi, karbonizasyon ve aktivasyon kademeleri olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Karbonizasyon prosesinde; inert ortam olarak azot gazı veya CO2 kullanılmış; sıcaklık ve farklı gaz ortamlarının etkisi incelenmiştir. Aktivasyon işleminde fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemleri uygulanmıştır. Fiziksel aktivasyonda, aktifleyici madde olarak karbondioksit gazı (CO2) kullanılmış; CO2 gaz akış hızı, ısıtma hızı ve tane boyutunun aktivasyona etkileri araştırılmıştır. Kimyasal aktivasyon prosesinde aktifleyici madde olarak ZnCl2 kullanılmış ve aktif karbon üretimi, fiziksel aktivasyondaki gibi iki aşamada değil, tek aşamada gerçekleştirilmiştir. Tunçbilek linyiti ile ZnCl2 farklı oranlarda karıştırılmış, azot gazı ortamında gerçekleştirilen kimyasal aktivasyonda sıcaklık ve aktive edici madde oranının aktivasyona etkileri incelenmiştir.Aktif karbon üretiminde karbonizasyon aşaması çok önemlidir çünkü temel gözenek yapı bu süreçte oluşmaktadır. Bu süreç için uygun sistemlerin tasarımının yapılabilmesi için karbonizasyon kinetiğinin bilinmesi gerekmektedir. Çalışmada ayrıca, karbonizasyon prosesine ait TG eğrilerinden elde edilmiş verilerin, Coats-Redfern, Horowitz-Metzger, Dharwadkar-Karkhanavala, MacCallum-Tanner ve Van Krevelen yöntemlerine uygunlukları POLYMATH programı kullanılmak suretiyle incelenmiş ve en uygun yöntemler belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, production of activated carbon from Tunçbilek lignite as raw material; is carried on by two processes as carbonization and activation. In carbonization process, nitrogen gas or CO2 was used as inert atmosphere and the effect of temperature and different gas medium were analyzed. In activation process, physical and chemical activation methods were applied. During physical activation, CO2 gas (CO2) was used as activating agent, and the effect of CO2 gas flow rate, heating rate and particle size were investigated. In chemical activation, ZnCl2 was used as activating agent and unlike physical activation which involved two steps, during production a single step process took place. The raw material Tunçbilek lignite and ZnCl2 were mixed in different mass ratios under nitrogen gas atmosphere and the effect of temperature and activating agent ratio was analyzed.The step of carbonization is quite significant in activated carbon production since, main pore structure is developed during this process. In order to design the appropriate systems, carbonization kinetics should be known. Besides, the compatibility of carbonization process data obtained from TG curves with the methods of Coats-Redfern, Horowitz-Metzger, Dharwadkar-Karkhanavala, MacCallum-Tanner and Van Krevelen were analyzed by using POLYMATH program and appropriate methods were determined.