Orman gülü yaprağı ile aktif karbon üretimi ve evsel atıksularda kimyasal oksijen ihtiyacı gideriminin araştırılması
Investigation of the production of activated carbon and the removal of chemical oxygen requirements in domestic wastewater by rhododendron
Yazar: DOĞAN ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. AYDIN TÜRKYILMAZ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Aktif karbon, büyük kristal ve amorf yapıda olan, genişletilmiş yüzey alanı bulunan, karbon içeriği yüksek adsorbent malzemelere verilen genel bir tanımdır. Gözenekli bir yapıya sahip olan aktif karbonun 1 gramındaki yüzey alanı, 300 – 2000 m2 kadar olabilmektedir. Aktif karbonu, bu denli önemli bir adsorbent haline getiren özelliklerin başında yüzey alanının büyüklüğü gelmektedir. Birçok farklı maddeden aktif karbon üretilebilmektedir. Üretimde kullanılacak olan aktif karbona ait ham madde seçimi yapılırken yüksek karbon içeriği, düşük inorganik bileşeni, kolay elde edilir olması, maliyetinin düşük olması depolanma esnasında herhangi bir bozulma meydana gelmemesi gibi kriterleri sağlaması gerekmektedir. Kömür, odun, talaş, mısır koçanı, fındıkkabuğu, zeytin çekirdeği, meyve kabukları gibi maddelerden aktif karbon üretilebilir. Aktif karbon, fiziksel ve kimyasal aktivasyon olmak üzere iki şekilde üretilmektedir. Fiziksel aktivasyon ham maddenin pirolizi ya da karbonizasyonu ve karbonize yapının aktivasyonu olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmektedir. Kimyasal aktivasyon işlemi ise ham madde ile kimyasal aktivasyon ajanının belirli bir sıcaklıkta bozundurulması esasına dayanmaktadır. Bu çalışmada orman gülü bitkisinin yapraklarından kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon elde edilmiştir. Orman gülü bitkisinin farklı sıcaklıklarda ZnCl2 ve LiOH aktivasyonu ile üretilen aktif karbonlar, BET yüzey alanı ölçümleri, FTIR-ATR analizleri ve SEM-EDX görüntüleri kullanılarak karakterizyonu elde edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında adsorbentin adsorplama kapasitesinin ölçen en önemli parametrelerden biri BET yüzey alanıdır. Dolayısıyla bu çalışmada orman gülü bitkisinden elde edilen aktif karbonların yüzey alanlarını belirlemek için yüzey alanına aktivasyon ajanı ve sıcaklığın etkileri araştırılmıştır. Elde edilen aktif karbonlardan en yüksek yüzey alanına sahip örnek ile evsel atıksu örneğinden KOİ giderim verimi araştırılmıştır. Farklı sıcaklıklarda ve farklı Ph ortamında gerçekleştirilen adsorpsiyon sonucunda aktif karbonların yüzey alanları, 3M ZnCI2 ile 1227 m2 /g ve 5 M LiOH ile de 205 m2 /g olarak bulunduğu ve aktif karbonların KOİ gideriminin artan sıcaklı ile arttığı ve artan pH ile azaldığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Activated carbon is a general definition given to adsorbent materials with large crystalline and amorphous structure, expanded surface area, and high carbon content. The surface area of 1 gram of activated carbon, which has a porous structure, can be 300 – 2000 m2. The main feature that makes activated carbon such an important adsorbent is the size of its surface area. Activated carbon can be produced from many different materials. When choosing the raw material of the activated carbon to be used in production, it is necessary to meet the criteria such as high carbon content, low inorganic component, easy to obtain, low cost, and no deterioration during storage. Activated carbon can be produced from materials such as coal, wood, sawdust, corn cobs, nutshells, olive seeds, fruit peels. Activated carbon is produced in two ways: physical and chemical activation. Physical activation is carried out in two stages: pyrolysis or carbonization of the raw material and activation of the carbonized structure. The chemical activation process is based on the decomposition of the raw material and the chemical activation agent at a certain temperature. In this study, activated carbon was obtained from the leaves of the rhododendron plant by chemical activation method. The characterization of the rhododendron plant was obtained by using activated carbons, BET surface area measurements, FTIR-ATR analyzes and SEM-EDX images produced by the activation of ZnCl2 and LiOH at different temperatures. BET surface area is one of the most important parameters measuring the adsorption capacity of the adsorbent in adsorption studies. Therefore, in this study, the effects of activation agent and temperature on the surface area were investigated in order to determine the surface areas of activated carbons obtained from the rhododendron plant. COD removal efficiency was investigated from the sample with the highest surface area of the obtained activated carbons and the domestic wastewater sample. As a result of the adsorption carried out at different temperatures and in different pH environments, the surface areas of activated carbons were found to be 1227 m2 /g with 3M ZnCl2 and 205 m2 /g with 5 M LiOH, and it was concluded that the COD removal of activated carbons increased with increasing temperature and decreased with increasing pH.