Sulu çözeltilerden pestisitlerin adsorpsiyonunda zeytinyağı fabrikası katı atığından (pirina) elde edilen aktif karbonun kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of activated carbon produced from olive oil factory solid waste (pirina) for the adsorption of pesticides in aqueous solution
Yazar: AYŞE İLÇİ
Danışman: DOÇ. DR. DİLEK ANGIN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Ülkemiz zeytinyağı üretiminde diğer ülkelere kıyasla çok ciddi bir paya sahip olup, zeytinyağı fabrikaları katı atığı (pirina) önemli bir çevresel sorun oluşturmaktadır. Bu çalışmada, zeytinyağı fabrikaları katı atığının (pirina) aktif karbon üretiminde hammadde olarak kullanılması ve böylece ekonomiye kazandırılarak bu atıkların çevreye olan zararlı etkilerinin azaltılması amaçlanmıştır.

Aktif karbon; yüksek karbon içeriğine sahip maddelere uygulanan aktivasyon prosesi ile iç yüzey alanı ve gözenek hacmi oldukça geliştirilmiş adsorbent malzeme olarak tanımlanabilmektedir. 

Bu çalışmada, zeytinyağı fabrikası katı atığı olan pirinadan kimyasal aktivasyon yöntemi ile farklı aktivasyon sıcaklıklarında aktif karbon üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Ayrıca, en yüksek yüzey alanına sahip aktif karbonun sulu çözeltilerden pestisit giderim kapasitesi araştırılmıştır. İlk olarak aktivasyon sıcaklığının aktif karbon özellikleri üzerindeki etkisini incelemek amacıyla 3/1 çinko klorür (ZnCl2) kimyasal emdirme oranında farklı aktivasyon sıcaklıklarında (500, 600, 700, 800 ve 900 oC) aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen aktif karbonların karakterizasyonu amacıyla nem, kül, uçucu madde, sabit karbon analizleri ve elementel analizleri yapılmış, yüzey alanı ve gözenek özellikleri tespit edilmiş, Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ve elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmıştır. Yapılan karakterizasyon işlemlerine göre en yüksek yüzey alanına 800 °C aktivasyon sıcaklığında 1418 m2/g değeri ile ulaşılmıştır. Bu koşullarda elde edilen aktif karbon, sulu çözeltilerden pestisit giderimi çalışmalarında adsorban olarak kullanılmıştır.

Çalışmanın II. aşamasında, 2,4-Diklorofenoksi asetik asit (2,4-D) ve Metribuzin pestisit türlerinin sulu çözeltilerden adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında, adsorban miktarı, çözelti pH'ı, çözelti sıcaklığı, başlangıç derişimi ve temas süresinin adsorpsiyon süreci üzerine etkileri incelenmiştir. Hem 2,4-D hem de Metribuzin pestisitlerinin denge verileri Langmuir İzoterm Modeline uygun bulunmuştur. Adsorpsiyon kapasiteleri, 2,4-D için yaklaşık 124-128 mg/g ve Metribuzin için yaklaşık 118-145 mg/g olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In our country, olive oil production has a very serious share in comparison with other countries, and solid waste (olive oil plants) is an important environmental problem. In this study, it was aimed to reduce the harmful effects of these wastes to the environment by using olive oil factories, raw materials used in the production of activated carbon and using unutilized economy.

Activated carbon; The activation process applied to the materials with high carbon content can be defined as the adsorber material which has been improved to the inner surface area and pore volume.

In this study, activated carbon was produced and characterized at different activation temperatures by chemical activation method from pirina which is a solid waste of olive oil factory. In addition, the pesticide removal capacity from aqueous solutions of active carbon with the highest surface area was investigated. Activated carbon was first produced at different activation temperatures (500, 600, 700, 800 and 900 oC) at the rate of chemical impregnation of 3/1 zinc chloride (ZnCl2) to investigate the effect of activation temperature on activated carbon properties. Moisture, ash, volatile matter,  fixed carbon analyzes and elemental analyzes were performed to characterize the obtained activated carbons, surface area and pore properties were determined, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and electron microscope (SEM) images were taken. According to the characterization procedures, the highest surface area was reached at an activation temperature of 800 °C at 1418 m2/g. The activated carbon obtained in these conditions was used as an adsorbent in pesticide removal studies from aqueous solutions.

In the second phase of the study, 2,4-Dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D) and Metribuzin pesticide species were adsorbed from aqueous solutions. The effects of adsorbent amount, solution pH, solution temperature, initial concentration and contact time on adsorption process were investigated in adsorption experiments. The equilibrium data of both 2,4-D and Metribuzin pesticides were found to be in agreement with the Langmuir Isotherm Model. Adsorption capacities were determined as about 124-128 mg/g for 2,4-D and about 118-145 mg/g for Metribuzine.