Çay çekirdeği kabuklarından üretilen aktif karbon ile sulu ortamdan antibiyotik adsorpsiyonunun modellenmesi ve kinetiği
Modeling and kinetics of antibiotic adsorption from aqueous media with activated carbon produced from tea seed shells
Yazar: BÜŞRA ARZU KARATAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE BAYRAKÇEKEN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Antibiyotikler = Antibiotics ; Çay tohumu = Tea seed

Özet:
Amaç: Bu çalışmada çay tohumu kabuk ve dış kabuğu karışımından aktif karbon üretmek ve üretilen aktif karbon ile Covit-19 pandemisinde yaygın olarak kullanılan florokinolon grubu antibiyotiğin sulu ortamdan giderim performansını incelemektir.
Yöntem: Çay çekirdeği kabuğu ve dış kabuk karışımından KOH ile aktivasyon-karbonizasyon yöntemini kullanılarak aktif karbon üretilmiş ve karakterizasyonu FTIR, SEM-EDS ve BET analizleri ile yapılmıştır. Daha sonra adorpsiyon yöntemi ile antibiyotiğin sulu ortamdan giderimi üzerine çözelti pH'sı, ortam sıcaklığı, aktif karbon miktarı ve başlangıç konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. Elde edilen veriler farklı izoterm modelleri ve kinetik modellere uygulanarak adsorpsiyonu en iyi temsil eden modeller belirlenmiştir.
Bulgular: Üretilen aktif karbon mikro ve mezo gözenek yapısına sahip ve yüzey alanı 899.82 m2/g olarak bulunmuştur. Sulu ortamdan antibiyotiğin en yüksek giderim verimi pH 6'da, 25˚C sıcaklıkta elde edilmiştir. Aktif karbonun sıfır yük noktası 6.65 olarak bulunmuştur. Aktif karbon- antibiyotik arasındaki ilişkiyi belirlemek için Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin Raduskevich izoterm modelleri kullanılmıştır. Adsorpsiyonu en iyi temsil eden model Langmuir izoterm modeli olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon kinetiği dört farlı modele göre incelenmiş ve deneysel verilerin yalancı ikinci mertebe kinetik model ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Termodinamik veriler, üretilen aktif karbonun antibiyotiği adsorplamasının kendiliğinden ve ekzotermik olarak gerçekleştiğini göstermiştir.
Sonuç: Çay çekirdeği kabuk karışımından üretilen aktif karbonun atık sulardan antibiyotiği uzaklaştırmada başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Purpose: In this study, it is aimed to produce activated carbon from a mixture of tea seed shell and outer husk and to examine the removal performance of the produced activated carbon and the fluoroquinolone group antibiotic, which is widely used in the Covit-19 pandemic, from the aqueous environment.
Method: Activated carbon was produced using the activation-carbonization method with KOH from a mixture of tea bean husk and outer husk, and its characterization was done by FTIR, SEM-EDS and BET analyzes. Then, the effect of solution pH, ambient temperature, amount of activated carbon and initial concentration on the removal of the antibiotic from the aqueous medium by the adsorption method were investigated. By applying the obtained data to different isotherm models and kinetic models, the models that best represent adsorption were determined.
Findings: The produced activated carbon has a micro and mesoporous structure and its surface area was found to be 899.82 m2/g. The highest removal efficiency of the antibiotic from the aqueous medium was obtained at pH 6 at 25˚C. The zero load point of activated carbon was found to be 6.65. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin Raduskevich isotherm models were used to determine the relationship between activated carbon and antibiotics. The model that best represents the adsorption was found to be the Langmuir isotherm model. Adsorption kinetics were examined according to four different models and it was determined that the experimental data were compatible with the pseudo-second-order kinetic model. Thermodynamic data showed that the adsorption of the produced activated carbon with the antibiotic occurred spontaneously and exothermically.