Sulu çözeltilerden bor giderilmesi için aktif karbon temelli malzeme geliştirilmesi ve etkinliğinin araştırılması
Development of activated carbon-based material for boron removal from aqueous solutions and investigation of its effectiveness
Yazar: GÜLSER KARAKOÇ
Danışman: PROF. DR. SELÇUK AKTÜRK ; ÖĞR. GÖR. FEYYAZ KESKİN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Endüstriyel olarak yoğun bir kullanım alanına sahip olan borun günümüzde kullanımının artmasıyla birlikte bor atıklarının doğaya olan etkisinin tekrar gündeme gelmesine sebep olmuştur. Bor, özellikle bitkilerin gelişmesi için gerekli olan elementlerdendir, ancak fazla bulunduğu durumlarda canlı gelişimini engelleyerek zararlı hale gelebilmektedir. Sulama sularını kirleten başlıca elementlerden olan borun çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı sulu çözeltilerden giderimi oldukça önemli bir konu olarak değerlendirilmektedir.
Bu çalışmada fındık kabuğu atıklarından üretilen aktif karbonun, sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemiyle bor gideriminde adsorban olarak kullanılabilirliği araştırıldı.  Adsorpsiyon deneylerinde pH, adsorban dozu, bor derişimi, süre ve yabancı iyon etkisi değerlendirildi. Ardından bor konsantrasyonu yüksek gerçek atıksuda denemeler yapıldı ve çalışmanın son kısmında rejenerasyon çalışmaları yapılarak adsorbanın tekrar kullanılabilirliği incelendi.  Çalışmadaki tüm bor analizleri ICP-OES cihazı ile yapıldı.  
Çalışma sonucunda bazik yıkama ile ön işlem yapılan atıklardan daha yüksek (yaklaşık 2000 m2/g) BET yüzey alanına sahip aktif karbon elde edildi ve modifiye edilmeden saf adsorban olarak kullanıldı. Literatürde aktif karbonla yapılan diğer çalışmalarla kıyaslandığında yüksek bir giderim kapasitesine sahip olduğu tespit edildi. Bor adsorpsiyonu için optimum pH'nın 6 olduğu, klorür, sülfat ve fosfat iyonlarının bor adsropsiyon kapasitesini arttırdığı belirlendi. Adsorpsiyon prosesinin Langmuir ve Freundlich izoterm modeline ve kinetiği incelendiğinde yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyduğu tespit edildi

Abstract:
With the increasing use of boron, which has an intensive industrial use, the effect of boron waste on nature has come to the fore again. Boron is one of the elements that is especially necessary for the development of plants, but when it is present in excess, it can become harmful by inhibiting the development of living organisms. The removal of boron, one of the main elements polluting irrigation water, from aqueous solutions is considered a very important issue due to its negative effects on the environment and human health.
In this study, the usability of activated carbon produced from hazelnut shell waste as an adsorbent in boron removal from aqueous solutions by adsorption method was investigated. In adsorption experiments, pH, adsorbent dose, boron concentration, time and foreign ion effect were evaluated. Then, experiments were carried out in real wastewater with high boron concentration, and in the last part of the study, regeneration studies were carried out and the reusability of the adsorbent was examined. All boron analyzes in the study were performed with the ICP-OES device.
As a result of the study, activated carbon with a higher BET surface area (approximately 2000 m2/g) was obtained from the waste pretreated with basic washing and was used as a pure adsorbent without modification. It was found to have a high removal capacity compared to other studies conducted with activated carbon in the literature. It was determined that the optimum pH for boron adsorption was 6, and chloride, sulfate and phosphate ions increased the boron adsorption capacity. It was determined that the adsorption process fit the Langmuir and Freundlich isotherm model and when its kinetics were examined, it fit the pseudo-second order kinetic model.