Lupinus albus'dan elde edilen aktif karbonun sulu çözeltilerdeki adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
The investigation of adsorption properties in aqueous solutions of activated carbon obtained from Lupinus albus
Yazar: SAFİYE BAĞCI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYHAN ABDULLAH CEYHAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ZnCI2 aktifleştiricisi kullanılarak kimyasal aktivasyon yöntemi ile Lupinus Albus bitkisinden elde edilen aktif karbonun metilen mavisi adsorpsiyonunda kullanımı incelenmiştir. Aktif karbon hazırlanması için; emdirme oranı ve süresi ile aktivasyon sıcaklığı ve süresi gibi parametrelerin etkileri incelenmişitir. Aktif karbon hazırlanması için en uygun çalışma koşulları; 673 K aktivasyon sıcaklığı, 1:7 emdirme oranı, 48 saat emdirme süresi ve 30 dakika aktivasyon süresi olarak belirlenmiştir. Aktif karbonların adsorpsiyon kapasiteleri, iyot sayısı analizleri ve BET yüzey alanı ölçümleri ile belirlenmiştir. Çalışmada en uygun hazırlanma koşulları uygulanarak elde edilen aktif karbonun BET yüzey alanı 1254 m2.g-1 ve toplam gözenek hacmi 0.484 cm3.g-1 olarak tespit edilmiştir. Aktif karbonun yüzey morfolojisi SEM analizi ile ve kimyasal yapısı ise FT-IR ve TGA analizi ile tespit edilmiştir. Ayrıca elde edilen en yüksek yüzey alanına sahip aktif karbon kullanılarak sulu çözeltilerden metilen mavisi adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında; ortam pH'ı, boyarmadde derişimi, aktif karbon miktarı ve adsorpsiyon sıcaklığı gibi parametrelerin etkileri incelenmiştir. Adsorpsiyon denge değerleri Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izotermlerine uygulanmıştır. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi pH 10'da 109.89 mg.g-1 olarak tespit edilmiştir. Adsorpsiyon işleminin Langmuir izotermine uyduğu belirlenmiştir. Reaksiyon kinetiğinin ise yalancı ikinci dereceden reaksiyon modeline uyduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Aktif Karbon, Biyokütle, Kimyasal Aktivasyon, Lupinus Albus, Metilen Mavisi.

Abstract:
In this study, activated carbon was prepared from Lupinus Albus by chemical activation (Zinc chloride, ZnCl2) of where was used as an activator. By using the highest surface area of the prepared activated carbon, methylene blue (MB) adsorption was achieved from the aqueous solutions. During the production of the activated carbon, effects of parameters such as impregnation ratio, impregnation time, activation temperature and activation time were determined. Adsorption capacities of the activated carbons were determined through the iodine number analysis and by taking measurements of the BET surface areas. The BET surface area of the activated carbon prepared from Lupinus Albus in the presence of ZnCI2 as an activator was 1254 m2.g-1 while its total pore volume was found to be 0.484 cm3.g-1. Surface morphology of the activated carbon was investigated with a help of SEM analysis; whereas the chemical structure was determined with the FT-IR and TGA analysis. In the adsorption studies, effects of parameters such as adsorption time, solution pH, MB dye concentration and amount of activated carbon were investigated. The adsorption behaviour was studied with the help of Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherm models. Maximum adsorption capacity for the prepared activated carbon occurred at solution pH value 10 and was recorded as 109.89 mg.g-1. The adsorption process was found to comply to the Langmuir isotherm model; whereas the reaction kinetics was confirmed to match with the pseudo second order kinetic model.

Keywords: Activated carbon, Adsorption, Biomass, Chemical activation, Lupinus Albus, Methylene blue.