Zeytin posası (Pirina) kullanılarak üretilen aktif karbon ile sulu çözeltiden sülfadiazin giderimi
Removal of sulfadiazine from aqueous solution with activated carbon produced using olive pomace
Yazar: MELTEM ŞİRAZİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİBEL ASLAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada ilk olarak zeytinyağı endüstrisi atığı olan pirinadan aktif karbon üretimi çalışması yapılmıştır. Pirinadan aktif karbon üretiminde aktifleştirici olarak KOH kullanılmıştır. Aktivasyon sıcaklığı ve KOH miktarının aktif karbon özelliklerine etkisini incelemek amacıyla farklı sıcaklıklarda ve emdirme oranlarında aktif karbon üretimi yapılmıştır. Ham pirina ve pirinadan üretilen aktif karbon BET, FTIR, SEM-EDX, TGA-DTA, XRD ve elementel analiz ile karakterize edilmiştir. Aktivasyon sıcaklığı ve emdirme oranının artması daha büyük spesifik yüzey alanına ve mikrogözenek hacmine yol açmıştır. En yüksek yüzey alanı 840 oC sıcaklıkta ve 1:4 (pirina/KOH) emdirme oranında 2451.770 m2/g olarak elde edilmiştir. 

Çalışmanın ikinci aşamasında üretilen bu aktif karbonlar arasında en yüksek yüzey alanına sahip olanı ile adsorpsiyon yöntemiyle sulu çözeltiden sülfadiazinin giderimi araştırılmıştır. Aktif karbon ile sülfadiazin adsorpsiyonu prosesine pH, sıcaklık, adsorbent dozu, temas süresi ve başlangıç sülfadiazin konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. pH:7, adsorbent dozajı 8 g/L, başlangıç sülfadiazin konsantrasyonu 20 mg/L ve sıcaklığın 25 oC olduğu optimum şartlarda sülfadiazin giderimi %99 civarında olmuştur. Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri adsorpsiyon dengesini analizlemek için incelenmiştir. Deneysel veriler yalancı birinci derece ve yalancı ikinci dere kinetik modeller ile analizlenmiştir. Sülfadiazinin aktif karbon üzerine adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile en iyi şekilde tarif edildiği görülmüştür. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 66.2252 mg/g olarak bulunmuştur. Kinetik sonuçlar yalancı ikinci derece kinetik modeline uyum sağlamıştır. Termodinamik parametreler adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden gerçekleşen ve ekzotermik yapıda olduğunu göstermiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, pirinadan üretilen aktif karbonun sülfadiazin gideriminde etkili olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
In this study, activated carbon production from olive pomace, waste of olive oil industry, was firstly done. KOH was used as activating agent in the production of activated carbon from olive pomace. In order to investigate the effect of activation temperature and KOH amount on activated carbon properties, activated carbon was produced at different temperatures and impregnation rates. The raw olive pomace and activated carbon from olive pomace were characterized by BET, FTIR, SEM-EDX, TGA-DTA, XRD, and elemental analysis. The increased activation temperature and impregnation ratio led to a larger specific surface area and micropore volume. The highest specific surface area was found to be 2451.770 m2/g at temperature of 840 oC and impregnation ratio of 1:4 (olive pomace:KOH). 

In the second stage of the study, the removal of sulfadiazine by adsorption onto activated carbon which have the highest surface area among these activated carbons was investigated. The effects of pH, temperature, dosage of adsorbent, contact time, and initial concentration of sulfadiazine on the adsorption process of sulfadiazine onto activated carbon were investigated. Under optimal conditions at pH 7, adsorbent dosage of 8 g/L, sulfadiazine concentration of 20 mg/L, and  temperature of 25 oC, the sulfadiazine removal was around 99%. Langmuir and Freundlich isotherm models were investigated to analyze the adsorption equilibrium. It has been found that adsorption of sulfadiazine on activated carbon is best described by Langmuir isotherm. The experimental data was analyzed by pseudo-first order and pseudo-second order models. The maximum adsorption capacity was calculated to be 66.2252 mg/g. The kinetic results fitted to pseudo-second order models. Thermodynamic parameters indicated that adsorption process was spontaneous and exothermic in nature. The obtained results from the study revelaed that the activated crabon from olive pomace was effective in the removal of sulfadiazine.