Selüloz bazlı kumaştan üstün özellikli aktif karbon kumaş üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of active carbon fabric with superior properties from cellulose based fabric
Yazar: CAN MUHİTTİN YÖRÜK
Danışman: PROF. DR. NUMAN HODA
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Aktif karbon; herhangi bir kimyasal formül ile tarif edilemeyen, yüksek gözenek alanına sahip, karbon içeriği yüksek, adsorban bir malzemedir. Bu adsorban özelliğinden dolayı günümüzde aktif karbon; su arıtımından, gaz filtrasyonuna, farmakolojik ürün reçetelerinin içeriğinden kozmetik endüstrisine kadar çeşitli alanlarda tercih edilmektedir.
Aktif karbon üretimi iki basamaklıdır; karbonizasyon ve aktivasyon. Karbonizasyon işleminin temel amacı yapıdaki nem ve uçucuları uzaklaştırarak karbon iskelet yapısını ortaya çıkarmaktır. Bu işlem sırasında temel gözenek oluşumu gerçekleşmektedir. Aktivasyon ile amaçlanan oksidasyon işlemidir. Karbonizasyondan önce veya sonra uygulanabilmektedir. Amaç, karbonizasyon ile oluşan gözenek yapısını geliştirmektir.
Bu çalışmada, son yıllarda endüstrinin artan bir ilgiyle takip ettiği lif/kumaş formundaki aktif karbonun hammaddeden ürüne dönüşme süreci incelenmiş ve karakterizasyon sonuçları sunulmuştur. Hedef olarak aktif karbon kumaşının üretiminin seçilme nedeni ise kumaş formunun diğer formlara göre daha homojen mikrogözenek boyut dağılımına, daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve hızına sahip olmasıdır. Kumaş formunun esnek olması ise bir diğer bir avantajdır. Bu konu ile ilgili birçok çalışma yayınlanmıştır ancak bütün çalışmalarda benzer metotlar denenmiştir. Bu çalışmada ise kimyasal aktive edici ajanlar olarak bilinen ve geniş gözenek oluşumuna katkı veren H3PO4 ile dar gözenek oluşumunu sağlayan ZnCl2'nin bir arada kullanılmasıyla kontrol edilebilir bir gözenek çapına sahip yeni bir yapının ortaya konulması öngörülmüştür. Bu nihai ürün ortaya çıkarılırken ısıtma hızları ve aktivasyon sıcaklıkları seçilen diğer parametrelerdir ve ürüne doğrudan etkileri araştırılmıştır. Bunların sonucu olarak kontrol edilebilir gözenek çapına sahip olmasından dolayı seçicilik özelliği yüksek aktif karbon kumaşı üretim parametreleri ortaya konmuştur.

Abstract:
Activated carbon which cannot be defined by any chemical formula, is an adsorbent material with a high porosity and high carbon content. Due to this adsorption capacity property, activated carbon is used in water treatment, gas filtration, pharmacological product prescription, cosmetic industry etc. 
Activated carbon is produced in two steps: carbonization and activation. The main purpose of the carbonization process is to reveal the structure of carbon skeleton by removing moisture and volatiles in the structure. Basic pore formation occurs during this process. Activation is the process of oxidation. It can be applied before or after carbonization. The aim is to improve the pore structure formed during carbonization.
In this study, the resultes of production of activated carbon in the form of fiber / fabric which have an increasing interest in the industry was demonstrated. The reasons for choosing the production of activated carbon fabric as the target product is that the fabric form has a more homogenous micropore size distribution than the other forms, the higher the adsorption capacity and the kinetics. Another advantage is its flexibility. There are many studies published on this subject, but similar methods have been tried to produce activated carbon fabreic from cellulose based fabrics. In this study, it is proposed to introduce a new structure with a controllable pore diameter by using a combination of H3PO4 which contributes to the wide pore formation and ZnCl2 which provides a narrow pore formation. In the production stages, activation temperatures and other selected parameters that have direct effect on the product were investigated. As a result, because of having controllable pore diameter, the parameters of production of highly active carbon fabric are revealed.