Sudaki fenolik kirleticilerin farklı adsorplayıcılara adsorpsiyonu ve katının mikrodalga rejenerasyonu
The adsorption of phenolic pollutants on different adsorbents and microwave regeneration of the solids
Yazar: SONGÜL TÜRKOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMİNE YAĞMUR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Mikrodalga ısıtma = Microwave heating

Özet:
Bu çalışmanın amacı; sudaki fenolik kirleticilerin biyokütle kökenli aktif karbon ile ticari aktif karbona adsorpsiyonu ve doygun aktif karbonların son yıllarda yaygın kullanım alanına sahip olan mikrodalga enerji ile rejenerasyonunun gerçekleştirilmesidir.Çalışmada, ilk aşamada çay fabrikasından elde edilen çay atığının demineralizasyonu gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada orijinal ve demineralize çay atığından, fosforik asit kullanılarak mikrodalga aktivasyonu ile aktif karbonlar hazırlanmıştır. Sularda önemli kirlilik oluşturan fenol bileşikleri aktif karbonlara (üretilen aktif karbonlar ve ticari aktif karbon) adsorplanmıştır. Son olarak fenol kirleticileri adsorplanmış aktif karbonların katı faz mikrodalga reaktör (SPMR) ve ev tipi mikrodalga fırında ayrı ayrı rejenerasyonları yapılmıştır. Böylece başlangıçtaki aktif karbonun performansındaki değişim, adsorpsiyon-rejenerasyon deneyleri sonucunda belirlenmiştir.Adsorpsiyon-rejenerasyon deneylerinde kullanılan aktif karbonların başlangıç yüzey alanları; ticari aktif karbonun 1036 m2/g, orijinal çay atığından elde edilen aktif karbonun 1152 m2/g' dır. Hidroklorik asit ile demineralize olmuş çay atığından üretilen aktif karbonun yüzey alanı ise 1235 m2/g'dır. Aktif karbonların adsorpsiyon-rejenerasyon döngüsü gerçekleştirilmiş ve aktif karbonların en az beş rejenerasyona kadar kullanılabileceği belirlenmiştir.Rejenerasyonun ilk aşamasında rejenere olmuş aktif karbonların yüzey alanları başlangıç yüzey alanlarına göre artmış, sonraki rejenerasyon adımlarında yüzey alanları kademeli olarak azalmıştır. Rejenerasyonun gerçekleştirildiği sistemler karşılaştırıldığında, gözenek boyut dağılım verilerinden (Non-Local Density Functional Theory'e göre), mikrodalga fırının katının mezo gözenek fraksiyonunu artırdığını göstermiştir.Sonuç olarak; biyokütlelerden üretilen aktif karbon, mikrodalga enerji ile rejenere edilerek sulardaki fenol ve para-nitrofenolü (PNP) uzaklaştırmada tekrarlı olarak kullanılabilir. Aktif karbonların mikrodalga enerji ile rejenerasyonu, enerji ve zaman tasarrufu sağlayarak maliyeti azaltmaktadır.

Abstract:
The purpose of this study is adsorption of phenolic pollutant in water on commercial activated carbon and biomass-based activated carbon and regeneration of saturated activated carbons with microwave energy that it has common use field in recent years.In this study, the first step is demineralisation of the waste tea collected from a tea factory. The second step is to prepare the activated carbons with microwave activation method and to use of phosphoric acid with original and demineralised waste tea. The phenolic components, which are important pollutants in water, were allowed to adsorb on the activated carbon (commercial and prepared activated carbons). Finally, the regeneration of phenols adsorbed on the active carbons was achieved via solid phase microwave reactor (SPMR) and household microwave oven respectively. Consequently, the changes in the performance of the initial activated carbon were determined at the end of adsorption-regeneration experiments.The initial surface areas of activated carbons used in the adsorption-regeneration experiments are 1036 and 1152 m2/g commercial activated carbon and prepared activated carbon from the waste tea, respectively. The activated carbon from the demineralised waste tea with HCl is 1235 m2/g. The adsorption-regeneration cycles of the activated carbon (commercial and produced ones) were realized and it was determined that the activated carbons may be used up to five consecutive regenerations.The first step of regeneration, the surface areas of regenerated activated carbons have increased compared to the initial surface area, but following the steps of regenerations the surface area gradually decreased. In comparing with the regeneration system, the household microwave gave pore size distribution values (according to Non-Local Density Functional Theory) showed that regeneration the microwave improved the mesopore fraction of the solids.As conclusions, the activated carbon prepared from the biomasses may be reused by regeneration with microwave in removing phenol and para-nitrophenol (PNP) in water. Regeneration of the activated carbons with microwave reduces the cost due to saving energy and time.