Atık biyokütleden manyetik aktif karbon üretimi ve adsorpsiyon kapasitesinin incelenmesi
Production of magnetic activated carbon from waste biomass and investigation of adsorption capacity
Yazar: SEDA KARASARI
Danışman: PROF. EMİNE YAĞMUR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında amaç; biyokütle atığı olan çay fabrikası atıkları kullanılarak yüksek yüzey alanı ve manyetik özelliğe sahip aktif karbonları mikrodalga enerji kullanarak, geleneksel yöntemlere göre daha kısa sürede üretmek ve üretilen aktif karbonların karakterizasyon (yüzey alanı, gözenek boyut dağılımı, yüzey fonksiyonel grupları) analizlerini gerçekleştirmektir. Manyetik aktif karbonlar (MAK) kimyasal aktivasyon yöntemi ile üretilmiştir ve aktivasyon maddesi olarak ZnCl2 ve H3PO4 kullanılmıştır. Manyetik özellik kazandırmak amacıyla demir bileşikleri farklı oranlarda denenmiştir. MAK üretiminde, karbonizasyon ve aktivasyon işlemleri modifiye edilmiş ev tipi mikrodalga fırında inert ortamda gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında çay atığı başlangıç maddesinden, manyetik özelliğe sahip aktif karbonlar üretilmiştir. Üretilen aktif karbonların özelliklerine, demir bileşikleri oranı, mikrodalga süresi ve mikrodalga gücünün etkisi incelenmiştir. Üretilen manyetik aktif karbon örnekleri içerisinde en iyi manyetik özelliğe sahip aktif karbon, etanol ortamında, demir bileşiklerinin doğrudan çay atığına ilave edildiği % 50 mikrodalga gücünde (ÇA-Et-Zn-Fe2-3-7(1:2)%50) elde edilmiştir.  Bu manyetik aktif karbonun yüzey alanı 552 m2/g, doygunluk mıknatıslanma değeri ise 12.1 emu/g olarak bulunmuştur. Manyetik aktif karbonun metilen mavisi adsorpsiyon kapasitesi ise 164.96 mg/g olarak belirlenmiştir. Aktif karbonlara manyetik özellik kazandırılması özellikle adsorpsiyon çalışmalarında, sıvı fazdan aktif karbonun ayrılmasında umut vaat etmektedir.

Abstract:
The aim of this thesis  is to produce activated carbons with high surface area and magnetic properties in a shorter time compared to conventional methods by using tea factory wastes, which are biomass waste, and to perform characterization (surface area, pore size distribution, surface functional groups) analyzes of the produced activated carbons.
Magnetic activated carbons (MAK) were produced by chemical activation method and ZnCl2 and H3PO4 were used as activation agents. In order to gain magnetic properties, iron compounds were tested at different rates. In MAK production, carbonization and activation processes were carried out in a modified domestic microwave oven in an inert environment. Within the scope of the thesis, activated carbons with magnetic properties were produced from the tea waste starting material. The effects of iron compounds ratio, microwave time and microwave power on the properties of the produced activated carbons were investigated. Activated carbon with the best magnetic properties among the produced magnetic activated carbon samples was obtained at 50 % microwave power (ÇA-Et-Zn-Fe2-3-7(1:2)50%) in which iron compounds were added directly to the tea waste. The surface area of this activated carbon was 552 m2/g, and the saturation magnetization value was found to be 12.1 emu/g. The methylene blue adsorption capacity of magnetic activated carbon was determined as 164.96 mg/g. Adding magnetic properties to activated carbons shows promise in separating activated carbon from the liquid phase, especially in adsorption studies.