Atık kâğıttan üretilen aktif karbonun kauçuk matrisli bileşiklerde kullanımı ve karakterizasyonu
Usage and characterization of activated carbon produced from waste paper in rubber matrix compounds
Yazar: DERYA ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. ŞABAN BÜLBÜL
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aktif karbon = Activated carbon ; Atık kağıt = Waste paper ; Dolgu = Filling ; Mekanik özellikler = Mechanical properties

Özet:
Selüloz ve kâğıt endüstrisi geri dönüşüm ekonomisinin büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Özellikle çevre ve enerji alanlarında aktif karbonlara olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu çalışmada kimyasal aktivasyon yöntemi ve aktivasyon ajanları fosforik asit, çinko klorür yardımıyla atık kâğıttan aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Aktif karbonun yapısındaki fonksiyonel grupların tespiti için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), yüzey özelliklerini ve gözenekliliğin gelişimini incelemek için alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) kullanılmıştır. Aktif karbonların dağılımları ve elementel analizi, enerji yayılımı spektrometresi (EDS) ve Mapping analizleri ile incelenmiştir. Deneysel çalışmanın ikinci bölümünde ana matris malzeme olarak Stiren Butadien Kauçuğu (SBR 1502) ve Doğal Kauçuk (NR RSS3) kullanılmıştır. Deneylerde aynı bileşiğe bağlı kalınarak, bileşikteki karbon siyahına ek olarak fosforik asit aktif karbon dolgu malzemesi kütlece % 0, % 5, % 10, % 15 ve %20, çinko klorür aktif karbon dolgu malzemesinden kütlece % 5 % 10, % 15 ve %20 oranlarında hamura ilave edilerek toplamda 9 farklı bileşik oluşturulmuştur. Oluşturulan bileşiklerin yoğunluk, sertlik, kopma dayanımı, birim uzama, FE-SEM, X-Ray MAP yöntemiyle ana matris ve katkı maddelerinin karakteristiği gözlemlenmiş ve elde edilen deney sonuçları kendi aralarında ve standartlarında belirtilen değerlerle karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.

Abstract:
The cellulose and paper industry accounts for a large part of the circular economy. The need for activated carbons is gradually increasing, especially in the environmental and energy fields. In this study, the production of activated carbon from waste papers was carried out with the help of the chemical activation method and activation agents (phosphoric acid and zinc chloride). The parameters used in the experiments and analyzed were kept constant for all activated carbons. The density values of activated carbon were analyzed more than once in each sample with a helium-gas pycnometer device. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was used to detect functional groups in the structure of activated carbon, and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) was used to study surface properties and porosity development. The distributions of activated carbons and their elemental analysis were examined by energy dispersive spectrometry (EDS) and Mapping analyses. In the second part of the experimental study, Styrene Butadiene Rubber (SBR 1502) and natural rubber (NR RSS3) were used as the main matrix material. Adhering to the same compound in the experiments, in addition to the carbon black in the compound, phosphoric acid filled activated carbon filling material 0%, 5%, 10%, 15% and 20% by mass, and zinc chloride filled activated carbon 5% 10%, 15% ,%20 by mass. In total,nine different composite matrices were created. Density, hardness, tensile strength, unit elongation, FE-SEM, X-Ray MAP method and the characteristics of the main matrix and additives were observed and the test results obtained were compared with each other and with the values specified in standards and interpreted.