Kükürt katkılı aktif karbonların sentezi ve azo boyar madde adsorpsiyonunda değerlendirilmesi
Synthesis of S-doped activated carbons and evaluation in azo dye adsorption
Yazar: AHMAD FIRAS ALZAHABI
Danışman: PROF. DR. FUNDA ATEŞ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Kimyasal kinetik = Chemical kinetics ; Langmuir izotermleri = Langmuir isotherms ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Artan çevresel problemler ve acil çözüm ihtiyacı, çeşitli uygulamalar için gelişmiş malzemelerin araştırılmasını gerektirmiştir. Bu bağlamda, aktif karbon, üstün adsorpsiyon yetenekleri sayesinde çeşitli alanlarda kullanılabilecek çok yönlü ve umut verici bir malzeme olarak öne çıkmıştır. Bu çalışmada, DDGS (Distillers Dried Grains with Solubles) biyokütle örneklerinden kimyasal aktivasyon ve onu izleyen K2SO4 yardımıyla kükürt katkılı aktif karbon üretimi araştırılmıştır. Farklı doyurma oranlarında (1:1 ve 2:1) kimyasal aktivasyon aracı olarak NaOH kullanılmış ve karbonizasyon işlemi ise 650-750 °C arasında aktivasyon sıcaklıklarında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen aktif karbon örnekleri, BET, FTIR ve SEM yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiş ve ardından sulu çözeltilerden Acid Red 111 boyarmadde gideriminde kullanılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, en yüksek yüzey alanına sahip aktif karbon örneği (994,91 m2/g) 2:1 doyurma oranı ve 750 °C karbonizasyon sıcaklığında elde edilmiştir. Çalışmaların ikinci aşamasında ise optimum koşullarda elde edilen aktif karbonun K2SO4 ile 2:1 (AK/K2SO4) doyurma oranı ile 800 °C'de modifiye edilmiştir. K2CO3 Katkılama süreci ile elde edilen aktif karbonun, maksimum %97,12 boyar madde giderim etkinliğini sağladığı ve Langmuir modeli ile elde edilen maksimum adsorpsiyon değerinin ise (qmax) 158,73 mg/g olduğu görülmüştür. Elde edilen aktif karbonun özelliklerinin, aktif karbon hazırlama aşamasındaki proses koşulları ve üretim yönteminden önemli ölçüde etkilendiği gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, DDGS kaynaklı elde edilen aktif karbonların sulu çözeltilerden boyarmadde gideriminde etkin bir şekilde kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
The increasing environmental challenges and the urgent need for sustainable solutions have driven the exploration of advanced materials for various applications. Activated carbon has emerged as a versatile and promising option due to its exceptional adsorption capabilities. In this study, the production of activated carbon from Distillers Dried Grains with Solubles (DDGS) biomass samples was investigated through chemical activation and K2SO4 modification. For chemical activation, different impregnation ratios (1:1 and 2:1) of NaOH were employed, and the carbonization process was carried out at activation temperatures ranging from 650 to 750 °C. The obtained activated carbon samples were characterized using BET, FTIR, and SEM methods, and subsequently applied for the removal of Acid Red 111 dye from aqueous solutions. According to the results obtained from the study, the activated carbon sample with the highest surface area (994.9 m2/g) was achieved with a 2:1 impregnation ratio and a carbonization temperature of 750 °C. In the second phase of the study, the activated carbon obtained through the subsequent impregnation process with K2SO4 at 750 °C exhibited a maximum dye removal efficiency of 97.12%, and the maximum adsorption value (qmax) obtained using the Langmuir model was 158.73 mg/g. The characteristics of the obtained activated carbon were observed to be significantly influenced by the process conditions and production methods during the preparation of activated carbon. This study concludes that activated carbon derived from DDGS can be effectively used for the removal of dyes from aqueous solutions.