Kirleticilerin sulu çözeltilerden adsorpsiyon metoduyla uzaklaştırılması için aktif karbon üretimi ve karakterizasyonu
The production of activated carbons and their characterizations for the removal of contaminants from aqueous solutions by adsorption method
Yazar: OSMAN ÜNER
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL BAYRAK
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Kirleticilerin sulu çözeltilerden adsorpsiyon metoduyla uzaklaştırılması için üç ana yöntem kullanılarak çeşitli üretim şartlarında ZnCl2 aktivasyonu ile kargıdan (Arundo donax) aktif karbonlar elde edildi. Elde edilen aktif karbonların en yüksek yüzey alanları 600 °C'ta 1 saat karbonizasyon ile yaklaşık 1475 m2/g olarak tespit edildi. Bununla beraber, daha ekonomik ve zaman tasarruflu olduğu tespit edilen yöntem III ile farklı üretim şartlarında (karbonizasyon sıcaklığı, karbonizasyon süresi ve aktifleyici madde oranı) aktif karbonlar üretilerek daha detaylı incelendiler. Ayrıca, TGA, elemental analiz, BET yüzey alanları, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri, gözenek hacimleri, gözenek boyut dağılımları, SEM görüntüleri ve FTIR spektrumları kullanılarak aktif karbonlar karakterize edilmeye çalışılmıştır. Yöntem III ile elde edilen aktif karbonların en yüksek yüzey alanları aktifleyici madde oranı (a/a) 1,5 kullanıldığında karbonizasyon sıcaklığı 400 °C'ta ve karbonizasyon süresi 60, 90 ve 120 dakika alındığında sırasıyla 1784,41, 1781,01 ve 1784,71 m2/g olarak ölçülmüştür. Yöntem III ile elde edilen N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri genellikle Type I ve Type IV izotermlerinin karışımı oldukları görülürken yeterli karbonizasyon sıcaklığı verildiğinde ve kimyasal aktivasyon oranı arttırıldığında N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri daha çok Type IV izotermine benzemeye başlamıştır.

Abstract:
By using three main methods, the activated carbons were obtained from Arundo donax by the chemical activation of ZnCl2 at various production conditions for the removal of contaminants from aqueous solutions by adsorption method. The highest surface areas of the activated carbons obtained were determined to be around 1475 m2/g at the carbonization temperature of 600 °C for an hour. Moreover, the activated carbons were investigated in detail at different production conditions (carbonization temperature, carbonization time, and impregnation ratio) via the method III determined to be more economic and time saving. Furthermore, the activated carbons were characterizated by using TGA, elemental analysis, BET surface areas, N2 adsorption-desorption isotherms, pore volumes, pore size distributions, SEM images, and FTIR spectra. The highest surface areas of the activated carbons obtained with method III were measured as 1784.41, 1781.01, and 1784.71 m2/g subsequently with the carbonization times of 60, 90, and 120 minutes at the carbonization temperature of 400 °C by using 1.5 impregnation ration (w/w). While N2 adsorption-desorption isotherms obtained with method III were usually seen to be the mixture of Type I and Type IV, they started to resemble more like Type IV when given sufficiently high carbonization temperature and when increased the impregnation ratio.