Evsel bir atıksu arıtım çamurundan aktif karbon üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of activated carbon from a municipal sewage sludge
Yazar: SİNEM MUTYILMAZ
Danışman: PROF. DR. HÜRRİYET ERŞAHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Granüler aktif karbon = Granular activated carbon

Özet:
Adsorpsiyon proseslerinin vazgeçilmez maddesi olan aktif karbon, fiziksel veya kimyasal aktivasyon sonucu karbon bazlı fosil veya biyokütle kaynaklarından elde edilmektedir.
Bu çalışmanın amacı, atıksu arıtım tesislerinden çok miktarda elde edilen atıksu arıtım çamurundan kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon üretilmesi ve çamurun adsorban olarak değerlendirilebilirliğinin incelenmesidir. Bu amaçla Eskişehir Atıksu Arıtım Tesisinden alınan arıtım çamuru kullanılmıştır. Kimyasal aktivasyonda, aktivasyon ajanı olarak KOH kullanılmış ve aktivasyon üzerine emdirme oranı ve karbonizasyon sıcaklığının etkisi incelenmiştir. Emdirme oranları (ağırlıkça, kimyasal/hammadde) 1/2, 1/1, 2/1 ve 3/1 olarak uygulanmış ve karbonizasyon sıcaklıkları 500, 650, 750 ve 850oC seçilmiştir. Elde edilen ürünlerin karakterizasyonu için, yapısal ve morfolojik analizler (SEM) yapılmış, azot adsorpsiyonu ile adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri, yüzey alanı ve gözenek boyut dağılımları belirlenmiştir. Arıtım çamurundan üretilen aktif karbonların adsorpsiyon kapasitesini belirlemek amacıyla, metilen mavisi ve iyot adsorpsiyonu incelenmiştir. 
En yüksek yüzey alanına (819 m2/g) sahip aktif karbon 2/1 emdirme oranı ve 850oC'de elde edilmiş olup, maksimum metilen mavisi adsorpsiyon kapasitesi de aynı karbon ile elde edilmiştir. En yüksek iyot sayısına (269,62) sahip olan karbon ise, 3/1 emdirme oranı ve 850oC'de elde edilen karbon olup, 2/1 emdirme oranı ve 850oC'de elde edilen aktif karbonun iyot sayısına (263,5) oldukça yakın değerdedir. Üretilen aktif karbonların denge izoterm verileri, Langmuir izoterm modeline uymaktadır.
Sonuç olarak atıksu arıtım çamurundan kimyasal aktivasyon yöntemiyle yüksek yüzey alanı ve ağırlıklı olarak mezogözenekli yapıya sahip aktif karbonlar üretilebilir, böylece arıtım çamurlarının değerlendirilmesi sağlanmış olur.

Abstract:
Activated carbon is indispensable material of adsorption prosesses and it obtaines as a result of physical or chemical activation from carbon-based fossil or biomass resources.
The aim of this study, a large amount of sewage sludge which obtained from wastewater treatment plants, is produced activated carbon with chemical activation method and is to examine of evaluability of sludge as adsorbent raw material. For this purpose, sewage sludge received from Eskisehir Wastewater Treatment Plant are used. KOH was used as chemical agents in chemical activation and the effects of impregnation ratio and activation temperature on activation were investigated.  The impregnation ratios (by weight of chemical/raw material) were applied as 1/2, 1/1, 2/1, 3/1 and the carbonization temperatures were selected 500, 650, 750 and 850oC.  Structural and morphological analyses (SEM) were carried out and adsorption-desorption isotherms with nitrogen adsorption, surface areas and pore size distributions were determined for characterisation of the resulting products.  In order to determine the adsorption capacity of the activated carbon produced from sewage sludge methylene blue and iyodine adsorptions were investigated.
The highest surface area (819 m2/g) of activated carbon was obtained at 850oC and the 2/1 impregnation ratio, maximum adsorption capacity of methylene blue was obtained by the same carbon. Activated carbon obtained at 850oC and the 3/1 impregnation ratio, had maximum iyodine number (269.62), is quite approximate value to iyodine number (263.5) of activated carbon which obtained at 850oC and the 2/1 impregnation ratio. Equilibrium isotherm data of the activated carbons produced were in agreement with Langmuir isotherm model.
As a result, activated carbons which have got wide surface area and mainly mesoporous structure can be produced by chemical activation method, so sewage sludges are provided to evaluation.