Bazı  bitkisel ve endüstriyel atıkların karbonizasyon yolu ile aktif karbon eldesi
Some ways with vegetable and industrial waste activated carbon production  carbonization
Yazar: ATAKAN ÇAĞLAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BÜYÜKKIDAN
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
BAZI  BİTKİSEL VE ENDÜSTRİYEL ATIKLARIN KARBONİZASYON YOLU İLE AKTİF KARBON ELDESİ
Atakan Çağlar
Kimya, Yüksek Lisans Tezi, 2014
                                   Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Bülent BÜYÜKKIDAN
ÖZET
Aktif karbon geçmişi çok eskilere dayanan ve kullanımı gittikçe artan bir adsorpsiyon maddesidir. Aktif karbon; yüksek karbon içeriğine sahip maddelere uygulanan aktivasyon prosesi ile iç yüzey alanı ve gözenek hacmi oldukça geliştirilmiş adsorbent malzeme olarak tanımlanabilmektedir. Büyük yüzey alanı, yüksek yüzey reaktivitesi, büyük gözenek hacmi, uygun gözenek dağılımı, mekanik dayanıklılık aktif karbonda aranılan özelliklerdir.
Aktif karbon üretimi iki adımda gerçekleştirilmektedir: karbonizasyon ve aktivasyon. Karbonizasyon işlemi hammadde içeriğine bağlı olarak 400 - 800 oC arasındaki bir sıcaklıkta havasız ortamda gerçekleştirilmektedir. Karbonizasyon işlemi, hammaddedeki nem ve uçucu maddenin inert ortamda ısı yardımıyla uzaklaştırılmasıyla temel gözenek yapısının oluştuğu bir işlemdir. Karbonizasyon işleminde meydana gelen gözenek yapısı aktivasyon işlemi sırasında da gelişmektedir.
Aktivasyon, bir oksidasyon işlemidir. Aktivasyon işlemi, üründen istenilen aktive derecesine bağlı olarak 15 dakika ile birkaç saat süre arasında değişen bir zaman diliminde gerçekleştirilmektedir. Aktivasyonun, karbon kaybına neden olmasından dolayı, ekonomik olmaktan çıktığı bir zaman dilimi vardır. Aktivasyon işlemi fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki farklı şekilde gerçekleştirilmektedir. Genellikle karbondioksit veya su buharı gibi gazlar ile fiziksel aktivasyon gerçekleştirilmektedir. Bazı durumlarda aktivasyon ve karbonizasyon adımları fosforik asit, çinko klorür, sülfürik asit gibi kimyasal aktivasyon maddeleri kullanılarak eş zamanlı olarak da yapılabilmektedir.
Üretilen aktif karbonun özellikleri kullanılan hammaddeye bağlıdır. Karbonizasyon işlemindeki ısıtma hızı, sonuç sıcaklığı, aktivasyon işleminin uzunluğu üretilen aktif karbonun gözenek çapını, gözenek boyut dağılımını, yüzey alanını ve gözenek hacmini etkilemektedir.
Endüstriyel faaliyetler sonrasında açığa çıkan atıklar ve atık suların çoğu ağır metal içermektedir. Ağır metaller, yerüstü ve yeraltı sularına karışmaları ve canlılar üzerinde oluşturdukları potansiyel riskler nedeniyle son yıllarda önemli bir konu haline gelmiştir. Ağır metaller, biyolojik olarak bozundurulamazlar ve canlı organizmasında birikmeye meyillidirler. Ağır metallerin bir kısmı yaşamsal faaliyetler için belirli konsantrasyonlarda gerekli olmalarına rağmen, yüksek konsantrasyonlarda çeşitli toksik özellik gösterirler.
Ağır metal gideriminde kullanılan diğer alternatif yöntemler; oksidasyon, indirgenme, çökeltme, membran ile filtre etme, iyon değişimi, elektrokimyasal işlemler, biyolojik prosesler ve adsorpsiyondur. Bu teknolojilerin tümünün kullanılıyor olmasına karşın, atık sulardan ağır metallerin gideriminde en uygun yöntem adsorpsiyondur.
Bu çalışmanın amacı, özellikle Arap Coğrafyasında yetişen hurmanın çekirdeğinin ve kimyasal bir atık olan kauçuğun aktif karbon üretiminde hammadde olarak kullanılabilme özelliğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla öncelikle hurma çekirdeği ön işlemden geçirilerek çekirdek parçaları ayrılmış ve elde edilen çekirdek parçaları ve kauçuk, çinko klorür ile aktive edilmiştir. Elde edilen aktif karbonların BET cihazında yüzey alanı ve gözenek hacmine bakıldı. Elementel analizi alınarak karbon miktarları incelendi. Atomik adsorbsiyon cihazı ile de atık sulardaki kurşun adsorblama kapasitesine bakıldı.
Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Aktif Karbon, Endüstriyel Atıklar, Karbonizasyon.

Abstract:
SOME WAYS WITH VEGETABLE AND INDUSTRIAL WASTE ACTIVATED CARBON PRODUCTION  CARBONIZATION
Atakan Çağlar
Chemistry Department, M. S. Thesis, 2014
              Thesis Supervisor: Asst. Prof. Bülent BÜYÜKKIDAN
SUMMARY
Activated carbon is an adsorption material which has an old history and its usuage is continously increasing. Activated carbon, can be defined as adsorbent material that its internal surface area and pore volume are improved by activation process of raw materials which have high carbon content. Wide surface area, high surface reactivity, high pore volume, effective pore size distribution and mechanical streight are desired properties of activated carbon.
The manufacture of activated carbons involves two main steps: carbonization and activation. The first stage in the preparation of active carbon involves the carbonization of the raw material. This is usually conducted in the absence of air at temperatures 800 oC. During carbonization the raw material is heated under a time schedule with a certain rate of heating in order to eliminate the volaties and form a fixed carbon mass with a rudimentary pore structure. This pore structure can be developed during activation.
The activation process is carried on from 15 minutes to several hours depending upon the activity desired. Since the activation process involves a loss of carbon, there is a point beyond which it is no longer economical to conduct the activation. Activation is an oxidation reaction at elevated temperatures where the oxidizing agent is usually steam and carbon dioxide and only sometimes air. Activation and carbonzation steps are sometimes carried out simultaneously using chemical activating agents such as phosphoric acid, zinc chloride, and sulfuric acid. These activating agents act as dehydrating agents as well as oxidant so that carbonization and activation take place simultaneously.
The type of the activated carbon produced depends on the type of the raw material. The rate of heating during carbonization, the final temperature, and the lenght of theactivation period are some of the other factors that change the pore volume, surfacearea, and mean pore diameter of the final product.
Most of waste and wastewater resulting from industrial activites include heavy metals. Heavy metals have become a major subject because of their potential risks on living organisms and to contaminate ground and underground water. Heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms. Altough some of these metals are essential for vital functions in trace concentrations, higher concentrations have various toxic effects.
The other alternative methods for removal heavy metals from water and wastewater include oxidation, reduction, precipitation, membrane filtration, ion exchange, electrochemical operations, biological processes and adsorption. Among all the available technologies adsorption is the most suitable technique.
The purpose ofthis study, especially of the core of palm that grows inthe Arab Geography and wasterubber, which isa chemical used as raw material in the production of activated carbon to investigate the ability. For this end, pre-treated palm kernel separated and the resulting core parts and rubber parts,were activated with zinc chloride. The obtained activated carbon in the BET surface area and pore volume of the device were evaluated. Elemental analysis the carbon content was examined based. With atomic adsorption device lead in the waste water retention capacity were examined.
Keywords: Adsorption, Activated Carbon, Industrial Waste, Carbonization.