Kahve zarı atıklarından üretilecek aktif karbonun atık sulardan ağır metal gideriminde kullanılması
Removal of heavy metals from wastewater using activated carbon synthesized from coffee silverskin
Yazar: AIZADA MYRZAGELDI
Danışman: DOÇ. DR. NURCAN TUĞRUL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Dünya nüfusunun giderek artması tüketim ürünlerine olan talebin artmasına dolayısıyla sanayileşmenin yaygınlaşmasına sebep olmaktadır. Bunun sonucunda artan sanayileşme hava, toprak ve su kirliğine yol açmaktadır. Özellikle metalurji, madencilik, pil üretimi, boya ve pigment üretimi, seramik ve cam endüstrileri gibi Türkiye piyasasındaki yaygın endüstriler ağır metallerce kirletilmiş suları çevreye deşarj etmektedir. Bir başka deyişle çeşitli sanayilerin yan ürün olarak elde ettiği ağır metaller tesislerden su yardımıyla deşarj edilerek deniz ve içme sularını kirletmektedir.
Bu çalışmanın amacı kahve atıklarını kullanarak üretilen düşük maliyetli adsorbanın atık sulardan ağır metal giderimde kullanılmasıdır. Bu çalışmada, hidrotermal pirolize kıyasla güvenli, basit ve hızlı bir yöntem olan, kimyasal aktivasyon ve mikrodalga ile yakma yöntemlerinin kombinasyonuyla aktif karbonun sentezini gerçekleştirilmiştir. Aktivasyon ajanı olarak ZnCl2 ve H3PO4 kullanılmıştır. Çinko klorür 1:4 ve 1:5 sırasıyla molar oranlarında kullanıldığında aktif karbonun maksimum bakır iyonları adsorpsiyon kapasitesi 2 saat boyunca sırasıyla 76,95 mg/g ve 115,1 mg/g olmuştur. Aynı molar oranlarda fosforik asit kullanıldığında aktif karbonun maksimum adsorpsiyon kapasitesi 2 saat boyunca sırasıyla 115,2 mg/g ve 100 mg/g olarak belirlenmiştir. Bakır metal iyonlarının giderim yüzdesi UV spektroskopisi ile belirlenmiştir ve %96 ve %82,3 olduğu görüldü. Ayrıca sıcaklığın, zamanın ve konsantrasyonun adsorpsiyona etkileri incelenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, kahve zarı atığının bakır metal iyonlarının atık sulardan uzaklaştırılmasında düşük maliyetli bir adsorban olarak kullanılabileceği ve böylece çevre kirliğinde yol açan bu atıkların kıymetli bir ürüne dönüştürülebileceği görülmüştür.

Abstract:
The increasing world population leads to an increase in the demand for consumer products and thus to the spread of industrialization. As a result, increasing industrialization leads to air, soil and water pollution. Especially common industries in the Turkish market such as metallurgy, mining, battery production, paint and pigment production, ceramics and glass industries discharge water polluted with heavy metals into the environment. In other words, heavy metals obtained as by-products of various industries are discharged from the facilities with the help of water and pollute sea and drinking water. The aim of this study was to produce a low-cost adsorbent using coffee wastes. Activated carbon prepared from coffee silverskin will be used for heavy metal adsorption from wastewater. The present study describes a synthesis of the activated carbon by the combination of chemical activation and microwave treatment in the oven without radiation leakage, which is a safe, simple, and fast method compared to hydrothermal pyrolysis. The combination of microwave pyrolysis with chemical activation and the use of lignocellulosic waste (coffee silverskin) was investigated as an alternative method to hydrothermal pyrolysis. The zinc chloride and phosphoric acid were used as an activation agent followed by microwave treatment at 600W for 5 min with 30 sec time intervals. When zinc chloride was used in molar ratios of 1:4 and 1:5, respectively, the maximum copper ions adsorption capacity of activated carbon was 76.95 mg/g and 115.1 mg/g, respectively, for 2 h. When phosphoric acid was used in the same molar ratios, the maximum adsorption capacity of activated carbon was determined as 115.2 mg/g and 100 mg/g, respectively, for 2 hours. The removal percentage of copper metal ions was determined by UV spectroscopy and was found to be 96% and 82.3%. %. Additionally, the effects of the temperature, time and concentration on the adsorption were investigated. These results illustrate that coffee silverskin can be used as a low-cost adsorbent in the removal of copper metal ions from wastewater, and thus these wastes, which cause environmental pollution, can be turned into a valuable product.