Yüksek kükürt içeren Kütahya–Gediz yöresi kömürlerinden aktif karbon üretilmesi ve özelliklerinin belirlenmesi
The production of activated carbon from the high – sulphur coal of Kütahya–Gediz region and determination of its features
Yazar: SEZER ELBİNSOY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. UĞUR DEMİR
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu tez çalışmasında, yüksek oranda kükürt içeren Kütahya-Gediz yöresi kömürlerinin alternatif kullanım alanı olarak aktif karbon üretilmeye çalışılmış bu amaçla fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemleri uygulanmıştır. Yöre kömürleri önce çeşitli karakterizasyon çalışmalarına tabi tutulmuştur. Bu çalışmalarda Gediz yöresi kömürlerinin %3,55 oranında pritik kükürt, %2,89 oranında organik ve %0,62 oranında sülfat kükürdü içerdiği, pritik kükürdün ise yapılan mikroskobik incelemeler sonucunda 1-5 mikrometre serbestleşme boyutuna sahip olduğu belirlenmiştir. Aktif karbon üretmek amacıyla uygulanan fiziksel aktivasyon testlerinde, aktifleştirici reaktif olarak N2 ve CO2 gazları kullanılmış, en uygun aktif karbon üretim parametrelerinin belirlenmesi amacıyla karbonizasyon sıcaklığı, karbonizasyon süresi ve tane boyutunun etkileri araştırılmıştır. Kimyasal aktivasyon testlerinde ise aktifleştirici reaktif olarak ZnCl2 ve KOH kullanılmış ve en uygun aktif karbon üretim parametrelerinin belirlenmesi amacıyla kömür-kimyasal oranı, emdirilme (empregnasyon) süresi ve tane boyutunun etkileri araştırılmıştır. Elde edilen aktif karbonların absorbsiyon kabiliyetlerinin belirlenmesi amacıyla 0,5 ppm Cu+2 içeren çözelti kullanılmıştır. Elde edilen aktif karbonların çözeltiden uzaklaştırdığı Cu+2 miktarı dikkate alınarak en uygun çalışma şartları belirlenmiştir.
Fiziksel aktivasyon yöntemlerinde N2 gazı kullanılarak üretilen aktif karbon ile çözeltideki Cu+2'ın %96,8'i, CO2 gazı ile çözeltideki Cu+2'ın %96'sı uzaklaştırılabilmiştir. Kimyasal aktivasyon yöntemlerinde ise ZnCl2 kullanılarak üretilen aktif karbon ile çözeltideki Cu+2'ın %99'u uzaklaştırılırken, KOH ile Cu+2'ın %99,6'sı uzaklaştırılabilmiştir. Elde edilen aktif karbonların BET yüzey alanları incelendiğinde N2 ile 510 m2/gr, CO2 ile 618 m2/gr, ZnCl2 ile 733 m2/gr ve KOH ile 792 m2/gr olarak tespit edilmiş, elde edilen aktif karbonlar BET yüzey alanı 1100 m2/gr olan Chemviron marka aktif karbon ile kıyaslanmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Aktif karbon, Fiziksel aktivasyon, Kimyasal aktivasyon, Yüksek kükürtlü Kütahya-Gediz yöresi kömürü.

Abstract:
In this thesis study, it was attempted to produce activated carbon as an alternative area of usage for the coal of Kütahya, Gediz region including a high ratio of sulphur and to that end the techniques of physical and chemical activation were applied. The coal in the region was first subjected to varied characterization studies. During these studies, it was determined that the coal of Kütahya, Gediz region proved to contain 3,55% pyritic, 2,89% organic and 0,62% sulphate sulphur and as a result of the microscopic examinations carried out, it was established that the pyritic sulphur has the liberation size of 1-5 micron. In the physical activation tests applied in order to produce activated carbon, N2 and CO2 gases were used as activator reagents. The effects of carbonization temperature, carbonization time and particle size were analyzed for the purpose of determining the most appropriate activated carbon production parameters. In the physical activation tests, ZnCl2 and KOH were used as activator reagents and in order to determine the most appropriate activated carbon production parameters the effects of coal-chemical ratio, impregnation time and particle size were analyzed. A solution including 0,5 ppm Cu+2 was used so as to determine the absorption capacity of the obtained activated carbons. The optimal operating conditions were identified considering the amount of Cu+2 that the obtained activated carbons removed from the solution.
In the physical activation procedures, 96,8% of the Cu+2 in the solution was removed with the activated carbon produced by using N2 gas; 96% of Cu+2 in the solution was removed with CO2 gas. In the phase of chemical activation procedures, on the other hand, 99% of Cu+2 in the solution was removed with the activated carbon produced by using ZnCl2 while 99,6% of Cu+2 could be removed with KOH. When the BET surface areas of the obtained activated carbons were examined, they were determined to be 510 m2/gr with N2, 618 m2/gr with CO2, 733 m2/gr with ZnCl2 and 792 m2/gr with KOH and the obtained activated carbons were compared with Chemviron activated carbon that has a BET surface area of 1100 m2/gr.
Key Words: Activated carbon, Chemical activations, Physical activations, The high - sulphur coal of Kütahya–Gediz region.