Şeker pancarı küspesinden aktif karbon üretimi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of activated carbon from sugar beet bagasse
Yazar: GÜL GÜNDÜZOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAKAN DEMİRAL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Aktif karbon = Activated carbon ; Şeker pancarı = Sugar beet

Özet:
Bu çalışmada; şeker pancarı küspesinin çinko klorür ile kimyasal aktivasyonu sonucu aktif karbon üretilmiştir. Emdirme oranı (1:1, 2:1, 3:1) ve karbonizasyon sıcaklığı (500, 600, 700°C) gibi süreç değişkenlerinin üretilen aktif karbonun gözenek hacmi, BET yüzey alanı, ortalama gözenek çapı ve gözenek boyut dağılımı gibi dokusal özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. En yüksek yüzey alanına sahip (1826 m2/g) aktif karbon, 700oC ve 3:1 emdirme oranında üretilmiştir. Elde edilen aktif karbon çözeltiden nitrat ve Acid Blue 193 boyar madde giderimlerinde kullanılmıştır ve çeşitli koşullar altında (pH, sıcaklık, adsorban dozu, temas suresi, nitrat ve Acid Blue 193 derişimleri) adsorpsiyon özellikleri incelenmiştir ve adsorpsiyon süreci için en uygun şartlar belirlenmiştir. Çalışmada adsorpsiyon kinetiği, izoterm ve termodinamik (?H, ?S, ?G) parametreleri incelenmiştir. Entalpi değerlerinin pozitif oluşu, sürecin endotermik olduğunu, Gibbs serbest enerjisi değerlerinin negatif oluşu sürecin kendiliğinden meydana geldiğini göstermektedir. Nitrat adsorpsiyon kinetiği sözde ikinci mertebe eşitliğine ve denge izotermleri Langmuir eşitliğine uymaktadır. Acid Blue 193 adsorpsiyon kinetiği ise sözde birinci mertebe eşitliğine ve denge izotermleri Langmuir eşitliğine uymaktadır.Adsorpsiyon mekanizmasının açıkça değerlendirilmesi için parçacık içi difüzyon modeli kullanılmıştır. Parçacık içi difüzyon modeli sonuçları, yalnızca parçacık içine difüzyonun hız kontrol basamağı olmadığı aynı zamanda sınır tabaka difüzyonunun da adsorpsiyon hızını kontrol edebildiğini göstermektedir.Bu çalışma, şeker pancarı küspesinin, ZnCl2 ile aktivasyonunun özellikle mikrogözenekli aktif karbon üretimi için uygun olduğunu göstermiştir.Anahtar kelimeler: Aktif karbon, kimyasal aktivasyon, karakterizasyon, şeker pancarı küspesi, adsorpsiyon, ZnCl2

Abstract:
In this study, activated carbon was prepared from sugar beet bagasse by chemical activation with ZnCl2. The effects of process variables such as carbonization temperature (500, 600, 700 oC) and impregnation ratio (1:1, 2:1, 3:1) on the pore volume, BET surface area, average pore size and pore size distribution of the prepared activated carbons were investigated. Specific surface area of activated carbon was maximum about 1826 m2/g at 700 oC and at an impregnation ratio of 3:1. The resulting activated carbon was used for removal of nitrate and Acid Blue 193 from aqueous solution and adsorption properties have been investigated under various conditions (pH, temperature, adsorbent dosage, contact time, nitrate and Acid Blue 193 concentrations) and optimum conditions for the adsorption have been determined. Adsorption kinetics, isoterms and thermodynamic (?H, ?S, ?G) parameters were examined in the study. The positive values of enthalpy shows the process is endothermic and the negative values of Gibbs free energy indicate the spontaneity of the adsorption process. Nitrate adsorption kinetics was in agreement with the pseudo second order equation and equilibrium isotherms were in agreement with Langmuir equation. As for the Acid Blue 193 adsorption kinetics was in agreement with the pseudo first order equation and equilibrium isotherms were in agreement with Langmuir equation.To evaluate the adsorption mechanism clearly, the intraparticle diffusion model is used in the experiments. The intraparticle diffusion model results show that the intraparticle diffusion is not the only rate controlling step but also boundary layer diffusion may control the rate of adsorption.This study showed that the ZnCl2 activation of sugar beet bagasse was suitable for the preparation of activated carbon which is essentially microporous.Keywords: Activated carbon, chemical activation, characterization, Sugar beet bagasse, adsorption, ZnCl2