Activated carbon
73 theses under this subject heading
Kabak çekirdeğinden elde edilen aktif karbon üzerine RB 19 adsorpsiyonu: Kinetik,izoterm ve termodinamik çalışmaları
Bu çalışmada kabak iç çekirdeğinden elde edilen aktif karbon kullanılarak adsorpsiyon yöntemi ile atık sularda bulunan Reaktive blue 19 boyar maddenin giderimi araştırıldı. Absorbent olarak ZnCI2 ile aktive edilmiş kabak iç çekirdeğinden elde edilen aktif karbon kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar, sırası ile adsorpsiyon süresi, absorban miktarı, pH değişimi ve sıcaklık gibi faktörlerin adsorpsiyon üzerindeki etkisi araştırıldı. Kabak iç çekirdeği hidrokömürünün FT-IR, SEM, TGA-DTA, BET ve XPS ile karekterizasyonu yapılmıştır. Deneysel aşamalarda adsorpsiyon denge süresi 45 dakika, adsorbent dozajı 0.8 g ve optimum pH 6 olarak tespit edildi. Bu aşamadan sonra Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izotermlerinin adsorpsiyon parametreleri incelenmiştir. Adsorpsiyon işleminin Freundlich izoterm modeline daha iyi uyum sağladığı, tutunmanin çok tabakalı bir şekilde ve heterojen yüzeyde meydana geldiğine işaret etmiştir. Bu modelde bulunan tüm n değerleri için n ˃ 1' olduğundan adsorpsiyon sürecinin fiziksel adsorpsiyon olarak gerçekleştiğine yorumlanmıştır. Ayrıca Dubinin-Radushkevich izotermindeki ortalama E değerlerinin 8 kJ/mol 'den daha küçük çıkması bağlanma mekanizmasının fiziksel etkileşimlerle gerçekleştiğini destekler durumdadır. Kinetik veriler değerlendirildiğinde yalancı ikinci dereceden kinetik model ile uyumlu olduğu bulunmuştur. Adsorpsiyonun termodinamik parametrelerinde, ΔHo > 0 olması sistemin endotermik olduğunu, ΔS° > 0 değerlerini olması sistemin düzensizliğinde artış olduğunu ve ΔGo < 0 çıkması boyar maddelerin aktif karbon üzerine adsorpsiyonunun kendiliğinden gerçekleşen bir süreç olduğunu göstermiştir.
Organik atık temelli süperkapasitör tasarımı ve elektrokimyasal performansının değerlendirilmesi
Enerji depolama amacıyla kullanılan bataryalara ve geleneksel kondansatörlere nazaran bazı avantajlara sahip olan süper kapasitörler üzerine son zamanlarda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Özellikle yüksek karbon içerikleri, gözenekli yapıları, iyi elektronik iletkenlikleri ve yüksek kararlılıkları nedeniyle biyokütle öncüleri, süper kapasitör elektrot üretiminde en çok kullanılan malzemelerdir. Bu çalışmada, yayla muzu kabuğu (YMK), karbonizasyon ve farklı aktivasyon yöntemleri kullanılarak ilk kez aktif karbona dönüştürülmüş ve bu malzemeler kullanılarak üç süperkapasitör hücresi hazırlanmıştır. Elde edilen elektrot malzemelerinin yüzey karakterizasyonları, enerji dağılımlı X-ışını (EDX) ile taramalı elektron mikroskobu (SEM), Brunauer-Emmett Teller (BET) ve X-ışını kırınım (XRD) analiz yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. En iyi spesifik kapasitans değeri, YMK-saf elektrot için elde edildi ve 1 A/g akım yoğunluğunda 70.82 F g-1 idi. Elektrotların döngüsel voltametri eğrileri mükemmel bir şekilde elde edildi ve ideal süperkapasitör eğrilerine son derece benzer bulundu. YMK-saf elektrot, 618,86 W kg-1 güç yoğunluğunda 6,78 Wh kg-1 maksimum enerji yoğunluğuna sahiptir ve iyi bir stabilite sergilemiştir. Hazırlanan elektrotlar için elektrot malzemeleri ile elektrolit arasındaki iyon alışverişi iyi düzeyde ve elektrotların eşdeğer seri direnç değerlerinin düşük olması enerji iletiminde olumlu bir avantaj sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında; bu çalışmada üretilen elektrotların ucuz, çevre dostu, verimli, yüksek kapasiteli ve kararlı olması, onları enerji depolama alanında geleneksel yöntemlere mükemmel bir alternatif haline getireceği düşünülmektedir.
RSM optimizasyonu ile çörekotu (Nigella Sativa L.) atık biyokütlesi-esaslı üretilen aktif karbon kullanılarak uçucu organik bileşiklerin giderilmesi ve fotovoltaik uygulamalarının incelenmesi
Bu çalışmada, yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak çinko klorür (ZnCI2) ile kimyasal aktivasyon yoluyla yağı alınmış çörekotu (Nigella Sativa L.) atık biyokütlesi-esaslı üretilen aktif karbonun hem uçucu organik bileşik (UOB)'lerin giderimi hem de fotovoltaik uygulamalarındaki performansı değerlendirilmiştir. Bu amaçla ilk etapta, aktif karbon üretim prosesi, aktivasyon süresi (30-60 dakika), aktivasyon sıcaklığı (400-600 °C) ve impregnasyon oranı (çörekotu atığı/ZnCI2, %50-150 ağırlıkça) gibi faktörler ile hedeflenen yanıt olarak iyot sayısı esas alınarak RSM'nin bir yaklaşımı olan merkezi kompozit tasarım (CCD) ile optimize edilmiştir. Ayrıca, aktif karbon üretimini etkileyen bu önemli faktörler, bir varyans analizi (ANOVA) ile tanımlanmıştır. Aktif karbon üretiminde, 57 dakika aktivasyon süresi, 550 °C aktivasyon sıcaklığı ve %105 impregnasyon oranı optimum değerler olarak saptanmış ve bu koşullar altında 1055 mg/g yüksek iyot sayısı alımına ulaşılmıştır. Optimum koşullarda üretilen aktif karbonun yüzey özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve Brunauer–Emmett–Teller (BET) yüzey alanı gibi çeşitli analitik teknikler ile karakterize edilmiştir. Sonuçlar, optimal aktif karbonda önemli miktarda mikrogözeneklilik (%53,93) ve mezogözeneklilik (%46,07) oluştuğunu göstermiştir. Ayrıca optimal aktif karbon, 1213,32 m2/g spesifik yüzey alanı (SBET), 0,89 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 787,65 m2/g mikrogözenek yüzey alanı ile oldukça gözenekli bir yapı sergilemiştir. Birçok endüstriyel proses, çok bileşenli sistem olarak ortaya çıkan UOB kirleticileri üretmektedir. Bu nedenle, UOB'lerin karşılaştırmalı ve rekabetçi adsorpsiyonunun araştırılması, pratik ve bilimsel öneme sahiptir. Bu anlamda, ikinci etapta, optimal aktif karbon kullanılarak UOB'ler olarak hedeflenen benzen, toluen ve ksilen (BTK) buharının tekli-bileşen, ikili-bileşen ve üçlü-bileşen sistemlerdeki karşılaştırmalı ve rekabetçi adsorpsiyon davranışları aydınlatılmıştır. Tekli-bileşen sistem ile karşılaştırıldığında, ikili-bileşen ve üçlü-bileşen sistemlerde, giriş konsantrasyonunun değişimine bağlı olarak BTK buharı oldukça farklı rekabetçi adsorpsiyon kapasitesi sergilemiştir. Çok bileşenli sistemlerdeki her bileşenin adsorpsiyon kapasitesi, tek-bileşen sistemdekinden çok daha azdır. Ayrıca, çok bileşenli sistemlerde K-buharının optimal aktif karbon üzerine dinamik adsorpsiyon kapasitesi, hem B-buharı hem de T-buharınkinden daha fazladır. Bu sonuçlar, optimal aktif karbonun K-buharı için adsorpsiyon seçiciliğinin T-buharı ve B-buharı için olandan daha yüksek olduğu gerçeğine atfedilebilir. Ayrıca, tekli-bileşen, ikili-bileşen ve üçlü-bileşen sistemlerinde, adsorpsiyon kapasitelerinde görülen K-buharı > T-buharı > B-buharı durumu, BTK buharının sahip olduğu rekabetçi hakimiyet, fiziksel adsorpsiyon bağlayıcı enerjiler, moleküler ağırlıklar ve metil grupları ile açıklanabilir. Bu uygulamadaki bulgular, belirli bir adsorbentle ilişkili olarak farklı UOB kirleticiler arasındaki karşılaştırmalı ve rekabetçi adsorpsiyon davranışının daha iyi anlaşılması için yardımcı olacaktır. BTK buharının optimal aktif karbon üzerine dinamik adsorpsiyon mekanizması, deneysel adsorpsiyon verilerine çeşitli kinetik ve izoterm modellerin uygulanmasıyla detaylı olarak açıklanmıştır. Reaksiyon temelli sözde-birinci-derece (SBD) kinetik modeli takip eden BTK buharının giderim prosesleri fiziksel adsorpsiyon mekanizmasını işaret etmektedir. Ayrıca, uygulanan difüzyon temelli partikül-içi difüzyon ve Boyd'nin film-difüzyonu kinetik modellerin değerlendirmelerine dayanarak, BTK buharı adsorpsiyon prosesi dengeye ulaşana kadar film-difüzyon direncinden (ilk aşama) ve ayrıca partikül-içi difüzyon direncinden (BTK molekülleri gaz filmi boyunca difüze olduktan sonra) etkilendiği sonucuna varılmıştır. Bunun yanı sıra, BTK buharı adsorpsiyonunda genel kütle transfer ve film kütle transfer faktörleri iç difüzyon faktöründen daha yüksek bulunmuştur ([kLa]g > [kLa]f > [kLa]d), bu da genel kütle transferi ve film kütle transferinin iç difüzyondan daha etkili olduğunu göstermektedir. Bir kadmiyum sülfür (CdS) tabanlı güneş pilinde, duyarlaştırıcı olarak CdS yarıiletken malzemesi çok önemli bir rol üstlenmektedir. Fotovoltaik uygulamalarda geniş bir şekilde kullanılan CdS tabanlı güneş pillerine ait fotovoltaik verimliliğin aktif karbon desteğiyle arttırılması büyük önem taşımaktadır. Ayrıca, aktif karbon, fotovoltaik cihazların elektrotlarına elektro-iletken katkılar, aktif malzemeler için destek olarak dahil edilmektedir. Bu nedenlerden dolayı, son etapta, literatürde sıklıkla kullanılan katkısız-katkılı CdS yarıiletken malzemeleri yerine optimal aktif karbon kullanılarak kimyasal çöktürme yöntemi ile aktif karbon destekli CdS (CdS/aktif karbon) ve üç farklı konsantrasyona (%0,33, %1 ve %3 ağırlıkça) sahip molibden (Mo)-katkılı CdS/aktif karbon, lantan (La)-katkılı CdS/aktif karbon ve mangan (Mn)-katkılı CdS/aktif karbon yarıiletken malzemeleri üretilmiştir. Tezin bu uygulamasındaki temel amaç; optimal aktif karbon destek malzemesi varlığında katkısız ve katkılı CdS yarıiletken malzemelerin güç dönüşüm verimliliklerinin nasıl değiştiğini belirlemek ve gözlemlenen bu etkiyi literatür ışığında yorumlamaktır. Üretilen saf CdS/aktif karbon, Mo-katkılı CdS/aktif karbon, La-katkılı CdS/aktif karbon ve Mn-katkılı CdS/aktif karbon yarıiletken malzemeler gelen fotonu akıma çevirme etkinliği (IPCE), SEM, X-ray ışınım kırınımı (XRD), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Mo-katkılı CdS/aktif karbon, La-katkılı CdS/aktif karbon ve Mn-katkılı CdS/aktif karbon yarıiletken malzemelerin kristalit boyutları sırasıyla 11,09, 11,86 ve 10,52 nm olarak hesaplanmıştır. Bu sayısal veriler yarıiletken malzemelerin nano boyutta üretildiğinin bir göstergesi olarak kabul edilebilir. Bu uygulama kapsamında yapılan çalışmalar ile fotovoltaik uygulamalarda geniş bir şekilde kullanılan CdS tabanlı güneş pillerine ait fotovoltaik verimliliğin aktif karbon desteğiyle arttırılabilme kabiliyeti açıkça ortaya konulmuştur. Bu çalışma, RSM optimizasyonu ile biyoatık-esaslı üretilen aktif karbon kullanılarak UOB'ler olarak hedeflenen BTK buharının tekli, ikili ve üçlü-bileşen sistemlerdeki karşılaştırmalı ve rekabetçi dinamik adsorpsiyon mekanizmasını açıklığa kavuşturmak ve aktif karbon destekli CdS yarıiletken malzemeler kullanılarak elde edilen yarıiletken tabanlı güneş pil yapılarının güneş pil verimliliğini arttırmak için yeni bir strateji sunmaktadır.
Tavuk gübresi işleyen bir biyogaz tesisinin katı fermente ürününden üretilen biyopeletlerin biyoyakıt ve aktif karbon olarak kullanım potansiyelinin araştırılması
Bu çalışma, tavuk gübresinden biyogaz üretimi atıkları olan katı fermente üründen biyoyakıt ve aktif karbon üretimini araştırmaktadır. 7MW kurulu güce sahip bir biyogaz-elektrik üretim tesisinin, yılda yaklaşık 45 000 ton ürettiği katı fermente ürünün yakıt peletleri olarak, uluslararası kalite kriterleri açısından incelenmesi, ayrıca bir biyoyakıt iyileştirme ön işlemi olarak torefaksiyonun yakıt parametrelerine etkisi incelenmek için peletler tam ölçekli bir akışkan yataklı kazanda yakılmış ve yakıt özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. İdeal torefaksiyon sıcaklığı ve süresi, üst ısıl değer temel alınarak 290°C'de 60 dakika olarak belirlenmiştir. Torefaksiyon işlemi, yakıt peletlerinin fiziksel, kimyasal, elementel ve emisyon parametrelerinde değişikliklere neden olmuş ve termodinamik özelliklerini değiştirmiştir. Atıkların, biyoyakıt peletleri olarak kalite kriterlerini karşılamaması ve torefaksiyon işleminin, bazı yakıt parametrelerini iyileştirmesine rağmen, kalite standartlarına uygun biyoyakıt üretimini sağlamaması, atıkların değerlendirilmesi için alternatif olarak aktif karbon üretim olanakları araştırılmıştır. Başlangıçta 4.49 m2/g BET değerine sahip materyal 1N ZnCl2, KOH ve H3PO4 kimyasallarıyla emprenye edilmiş ve ardından termal aktivasyon ile aktif karbona dönüştürülmüştür ve sırasıyla 582.76 m2/g, 457.31 m2/g ve 0.68 m2/g yüzey alanına sahip olmuştur. Başlangıçta iyot ve metilen mavisi adsorpsiyon yeteneği olmayan materyal, ZnCl2, KOH ve H3PO4 ile aktivasyon ile, sırasıyla 1759.9 mg/g, 1295.4 mg/g ve 0.68 mg/g iyot numarası ve 318.1 mL/g, 260 mL/g ve 3.3 mL/g metilen mavisi numarasına sahip olmuştur. Kimyasal aktivasyonda, ZnCl2 ile aktivasyonda başarı sağlanırken H3PO4 kimyasalı, materyalin tamamen tahrip olmasıyla sonuçlanmıştır. Katı fermente ürünün ilk durumda %36.45 olan karbon miktarı ZnCl2 aktivasyonu ile %70.37 seviyesine kadar iyileştirilmiştir. Katı fermente ürün atıklarının değerlendirilmesinde, ZnCl2 kimyasalı ile aktif karbon üretimi, başarıyla sonuçlanmıştır.
İğde çekirdeğinden aktif karbon üretimi ve boyar madde adsorpsiyonu
Bu çalışmanın amacı, bir tür meyve olan iğde(Elaeagnus) türü, sultan iğdesi çekirdeğinden kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon elde ederek, boyar madde adsorpsiyonugerçekleştirmektir. Aktif karbon Mikrogözenekli bir adsorbandır. Bu adsorban kömür, lignin, şeker ve Hindistan cevizi kabuğu, kayısı çekirdeği, zeytin çekirdeği dâhil çok çeşitli karbonlu materyallerden üretilir. Aktif karbonun adsorpsiyon özelliğini etkileyen bazı faktörler vardır. Bunlar yüksek yüzey alanı, yüksek adsorpsiyon kapasitesi ayrıca mikro gözenek yapısı ve yüzey fonksiyonel gruplarıdır. Aktif karbon elde edilmesinde, Fiziksel ve kimyasal aktivasyon olmak üzere iki farklı süreç kullanılmaktadır. Fiziksel aktivasyon yönteminde ham madde CO2, N2 ya da su buharı atmosferinde aktivasyon işlemi uygulanmaktadır. Kimyasal aktivasyon yönteminde ise hammadde, kimyasal bir madde ile (ZnCl2, KOH, H3BO3K2CO3, H3PO4, H2SO4 gibi) 400-900 °C de karbonize edilmektedir. Bu çalışmada üretilen aktif karbonlar, aşılı olarak tabir edilen iri meyveli bir iğde çeşidi olan sultan iğdesi çekirdeklerinin ZnCl2, KOH, H3BO3 ile impregnasyonu sonucu kimyasal aktivasyon yöntemi ile elde edilmiştir. Elde edilen aktif karbonların yapı ve yüzey özellikleri incelenmiştir. Kimyasal aktivasyon yöntemi kullanılarak üretilen aktif karbonlar ile boyar madde adsorpsiyonu sıcaklık, zaman, pH ve konsantrasyona bağlı olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon denge deneysel verilerinden Langmuir ve Freundlich denklemlerine uyumları incelenerek sıcaklık ile değişimleri araştırılmıştır. Boyar madde adsorpsiyonu, hem Langmuir hem de Freundlichizotermine uyum göstermiştir. Aktive edilmemiş maddenin boyar madde adsorpsiyon kapasitesi pH, konsantrasyon, karıştırma süresi ve sıcaklığa bağlı olarak incelenmiştir. Kimyasal aktivasyonun aktif karbonun kapasitesini yükselttiği ölçülmüştür. ZnCl2, KOH, H3BO3 ile aktive edilen aktif karbonların boyar madde adsorpsiyonu çalışmaları sonucunda, kapasite olarak yüksek adsorpsiyon sırasıyla;KOH,ZnCl2,H3BO3 olarak tespit edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında sıcaklığa bağlı olarak adsorpsiyon termodinamiği incelenmiştir. Termodinamik veriler bütün adsorpsiyon işlemlerinin kendiliğinden yürüdüğünü göstermektedir.
Elma (Van)kabuğundan elde edilen aktif karbonile boyar maddelerin giderilmesi
Bu çalışmada; adsorban madde olarak Elma kabuğundan elde edilen aktif karbon kullanılmıştır. Aktif karbon ZnCl2 ile kimyasal aktivasyona tabii tutulmuştur. BET yüzey alanı 1067,01 m2/g olarak ölçülmüştür. Boyarmadde olarak Crystal Violet ve Malachite Green kullanılmıştır. Başlangıç boya derişiminin ve sıcaklığın adsorpsiyon üzerindeki etkisi incelenmiştir. Her iki boyar madde için beş farklı başlangıç derişimi kullanılmıştır. Beş farklı adsorpsiyon izotermine uygunluk araştırılmış olup, Freundlich adsorpsiyon izotermine uyduğu tespit edilmiştir. Üç farklı sıcaklıkta, farklı başlangıç derişimleri ile deneysel çalışmalar yapılarak, kinetik hız modelleri incelenmiştir. Çalışmamızın Pseudo 2. Derece Kinetik modele daha uygun olduğu görülmüştür. Ayrıca termodinamik parametreler hesaplanarak adsorpsiyonun tersinir ve ekzotermik karakterli olduğu görülmüştür. Anahtar Sözcükler Adsorpsiyon, aktif karbon, boyarmadde, izoterm, kinetik.
Yumuşan (Van) çekirdeğinden elde edilen aktif karbon ile bazı boyar maddelerin giderilmesi
Bu çalışmada; adsorbent madde olarak yöresel adı Yumuşan olan Anadolu Alıcı Çekirdeğinden elde edilen aktif karbon seçilmiştir. Aktif karbon ZnCl2 ile kimyasal aktivasyona tabii tutulmuştur. BET yüzey alanı 592.4911 m²/g olarak ölçülmüştür. Boyarmadde açısından Malachite Green ve Crystal Violet tercih edilmiştir. Başlangıç boya derişimlerinin ve sıcaklık değerlerinin adsorpsiyon üzerindeki etkisi gözlenmiştir. Kullanılan iki boyar madde de beş farklı başlangıç derişimi belirlenmiştir. Üç ayrı adsorpsiyon izotermine uygunluk incelenmiş olup, Freundlich adsorpsiyon izotermine uyduğu sonucuna varılmıştır. Üç ayrı sıcaklıkta, birbirinden ayrı başlangıç derişimleri ile çalışmalar yapılarak, kinetik hız modelleri incelenmiştir. Yapılan çalışmanın Pseudo 2. Derece Kinetik modeli için daha uygun olduğu gözlemlenmiştir. Aynı zamanda termodinamik parametreler hesaplanarak incelenen adsorpsiyonun tersinir ve ekzotermik karakterli olduğu görülmüştür.
Aktif karbon katkılı nanoliflerin adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Pek çok alanda olduğu gibi çevresel uygulamalarda da nanolifler artan bir ilgi görmektedir. Boyutlarından kaynaklanan benzersiz özellikleri sayesinde zaman içinde filtreleme, ayırma, sensör uygulamaları ve adsorpsiyon gibi alanlar için vazgeçilmez ürünlerin tasarlanmasını ve oluşturulmasını sağlarlar. Bu alanların en önemlilerinden biri olan adsorpsiyon, adsorbatların sıvı/gaz ortamında katı bir adsorban üzerine birikmesi olarak tanımlanmaktadır. Adsorban, sıvı/gaz ortamında çözünmüş bileşikleri adsorbe eden katı bir malzemedir. Adsorbanların atıksu arıtımı açısından önemi, adsorbanların kirletici uzaklaştırma etkinliği ile ilgilidir. Performansları yüzey alanına, morfolojiye ve kimyasal yapıya bağlıdır. Bu özellikler nanoliflerde ve aktif karbonda bir araya geldiğinden, bu çalışmada sulu ortamdan metilen mavisi uzaklaştırmak için aktif karbon katkılı nanoliflerden faydalanılmıştır. Bu amaçla önce insan saçından sülfirik asitli kimyasal aktivasyon ve karbonizasyon işlemleri ile aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Aktif karbon karakterize edilmiş ve mikrogözenekli yapıya sahip, 561 m2/g BET yüzey alanı olan, %6,5 kül miktarı içeren aktif karbon elde edilmiştir. Sentezlenen bu aktif karbon ipek fibroini elektrolif çekim çözeltisi içerisine %1, %5 ve %10 oranlarında eklenmiştir. %10 aktif karbon katkısı ile lif çekimi yapılamamış olup, %1 ve %5 aktif karbon katkılı çözeltiler ile düzgün nanolifler üretilebilmiştir. Nanolif çapları ve yüzey alanları sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri üzerinden ve BET yüzey alan ölçüm cihazı ile belirlenmiştir. Aktif karbon içermeyen, %1 ve %5 oranında aktif karbon içeren nanoliflerin ortalama çapları sırasıyla 263±68 nm, 276± 69 nm ve 283±75 nm olarak hesaplanmıştır. BET yüzey alanları aynı sıra ile 35,43 m2/g, 42,38 m2/g ve 43,58 m2/g olarak bulunmuştur. Verilere göre nanolifli yüzeylerin adsorpsiyon işlemi için iyi özelliklere sahip oldukları bulunmuştur. İki farklı pH (pH 5 ve pH 12), iki farklı sıcaklık (30 ve 50 ℃), üç farklı süre (2, 6, 10 dk) ve üç farklı adsorban miktarı (5, 10, 15 mg) değiştirilerek gerçekleştirilen batch adsorpsiyon testinde ultrasonik banyo desteğinden faydalanılmıştır. Test sonuçlarına göre, nanolifli yüzeylerden en iyi performansı %5 oranında aktif karbon içeren nanolif sergilemektedir. Değişen parametrelere göre %23,7 ile %88,9 oranında metilen mavisi uzaklaştırma kabiliyetine sahip olan bu nanolifli yüzey en yüksek metilen mavisi uzaklaştırma oranına 15 mg adsorban, pH 12 ve 50 ℃ sıcaklıkta 10 dk süren işlem ile ulaşıldığı gözlenmiştir. Elde edilen tüm sonuçlara göre, sentezlenen aktif karbon katkılı nanolifli yüzeyler tekstil atık sularından metilen mavisi uzaklaştırma potansiyeline sahiptir.
Atık sulardan doğal zeolit ve toz aktif karbon ile Ni(II) giderimi
Bu çalışma, atıksulardan Ni (II) ağır metaline ait iyonların adsorpsiyon işlemi kullanılarak uzaklaştırılması için adsorban olarak doğal zeolit (Bigadiç klinoptiloliti) ve toz aktif karbonun (ticari) kullanılabilirliğinin araştırılmasını amaçlanmıştır. Nikelin sulu ortamdaki adsorpsiyonu işlemlerinde; pH, başlangıç derişimi, adsorban miktarı, karıştırma hızı, karıştırma süresi ve sıcaklık etkileri incelenmiştir. Her iki adsorbanın adsorpsiyon işlemi öncesi ve sonrası FTIR ve XRD ile karakterizasyonu yapılmıştır. Deneylerden elde edilen verilerle adsorpsiyon sistemini açıklamak için çeşitli 3 izoterm modelleriyle daha (Freundlich, Langmuir ve Temkin) çalışılmıştır. Adsorpsiyon işleminin her iki adsorban için de en iyi Freundlich izoterm modeline uygun olduğu bulunmuştur. Kinetik yönden adsorpsiyon olayını değerlendirmek amacıyla yalancı- birinci mertebe, yalancı-ikinci mertebe ve parçacık içi difüzyon hız modellerinin parametreleri hesaplanmıştır. Yalancı ikinci derece hız kinetiği, adsorpsiyon işlemini kinetik açıdan değerlendirmede iki adsorban için de en uyumlu hız kinetiği sonucunu vermiştir. Adsorpsiyonu, termodinamik yönden değerlendirmek amacıyla 25 oC, 35 oC, 40 oC, 50 oC ve 60 oC'de denemeler yapılmıştır. İncelenen adsorpsiyon işleminin doğal zeolit için endotermik, toz aktif karbon için ekzotermik işlem olduğu sonucuna varılmıştır. Son olarak tepkime hızının belirlenmesi için aktivasyon enerjileri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Sonuçlar doğal zeolit ve toz aktif karbonun sulu çözeltilerden Ni (II) iyonunun giderilmesinde etkili adsorbanlar olarak kullanılabileceğini gösterir.
Polimer esaslı aktif karbonun kimyasal buhar biriktirme ve grafitizasyon yöntemleri ile modifiye edilmesi: Kullanım alanlarının araştırılması
Bu çalışmada süspansiyon polimerizasyonu yöntemiyle yüzey alanları ve gözenek yapıları birbirinden farklı polimer bazlı küresel aktif karbonlar sentezlenmiştir. 1984,0557 m2/g yüzey alanı, 1,7206 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 34,688 Å ortalama gözenek çapına sahip polimer bazlı küresel aktif karbondan kimyasal buhar biriktirme yöntemi kullanılarak karbon moleküler elek (CMS) üretimi gerçekleştirilmiştir. CMS üretimini etkileyen faktörler (biriktirme sıcaklığı, metan akış hızı ve biriktirme süresi) ve seviyeleri, N2 izotermlerinden yararlanılarak Yüzey Merkezi Kompozit Tasarımı (Face Centered Composite Design-FCCD) deney tasarım yöntemi ile optimize edilmiştir. Üretilen CMS'lerden CMS1 en yüksek N2 adsorpsiyon kapasitesine sahipken, gözeneklerinde en çok pirolitik karbon biriken CMS8 olmuştur. CMS8'in gerek N2 izotermi gerek SEM görüntüleri incelendiğinde heterojen, yani mikro ve mezo gözeneklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Çalışmanın diğer bölümünde, 952,7325 m2/g yüzey alanı, 0,3893 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 16,345 Å ortalama gözenek çapına sahip polimer bazlı küresel aktif karbondan grafitizasyon yöntemiyle grafitik karbon (GK) üretimi gerçekleştirilmiştir. Öncelikle grafitizasyona basıncın etkisini belirlemek için atmosferik basınç ve vakum altında çalışmalar yapılmış, elde edilen GK'lerin N2 izotermleri incelendiğinde vakum altında çalışılmaya karar verilmiştir. Sonrasında vakum ortamında ve sabit sıcaklıkta (1750 °C) grafitizasyon süresi 5 saatken, 10 ve 20 saatlik çalışmalar yapılarak grafitizasyona zamanın etkinsin çok az olduğu N2 izotermlerinden tespit edilmiş, bu nedenle üretim maliyetini düşürmek adına grafitizasyon süresi 5 saat seçilmiştir. Son olarak grafitizasyona sıcaklığın etkisini tespit etmek için 1000, 1250, 1500 ve 1750 °C'de GK üretim çalışmaları yapılmıştır. Üretilen GK'lerin BET, SEM ve RAMAN ile yapılan analizleri incelendiğinde 1750 °C'de yapılan grafitizasyonun daha yüksek olduğu görülmüştür. Böylece 1750 °C ve 5 saatlik vakum ortamında elde edilen GK-V-5-1750'nin ve ticari ürün Tenax® ile BTEX'lerin (Benzen, Toluen, Etil benzen, Ksilen) adsorpsiyon ve desorpsiyon çalışmaları TD-GC-MS (Termal Desorpsiyon-Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi) ile yapılmış olup, analiz sonuçları incelendiğinde GK-V-5-1750 ürününün ticari malzeme ile benzer özellikler taşıdığı görülmüştür.
Post-combustion carbon dioxide (CO2) capture with biomass derived activated carbon
The carbon dioxide (CO2) capture and storage are indispensable for reducing greenhouse gas emissions. Post-combustion capture is one of the most promising technologies to capture CO2 because it can be retrofitted to any facility with an acceptable footprint. Adsorption-based technologies are appealing for CO2 capture mainly due to the ease of the regeneration and the benign character of solid sorbents. To date, the greatest research efforts have aimed at improving efficient adsorbents with higher working capacity for CO2, higher selectivity, and better impurity tolerance. Among the alternative methodologies in adsorbent production, valorization of agricultural residues is an efficient way in terms of a sustainable circular economy. Besides, valorizing the agricultural residues in porous carbon materials contributes to the reduction of the overall cost of carbon capture since they are ubiquitous and inherently of low-cost. It may also provide a further benefit for more cost-effective waste management. In addition, in order to scale-up the adsorption based CO2 capture technology, cyclic adsorption processes are being designed and tried to be optimized. Especially, the temperature swing adsorption (TSA) processes are gaining more and more attention because they only require thermal energy, offering an additional advantage over pressure/vacuum swing adsorption (PSA/VSA) processes. In post-combustion CO2 capture literature, there are many studies that address the use of waste materials as precursors of adsorbents; the thesis study puts for the first time on evaluating the performance of hazelnut shells. The first aim of this dissertation is to develop activated carbon from hazelnut shells with suitable textural development in terms of microporosity and surface area to enhance the adsorption capacity, and to investigate its potential use for CO2 capture under post-combustion capture conditions with particular emphasis on the thermal energy requirements for regeneration. The second aim is to evaluate the performance of the hazelnut shell based activated carbon under dynamic conditions in a fixed-bed reactor over consecutive adsorption−desorption cycles. For that, the maximum CO2 capture capacities were determined from breakthrough curves in CO2/N2 binary mixture at different temperature and partial pressure conditions (14% and 30% CO2 at 30°C and 50°C) which close to the real ones encountered in an industrial process. The last aim is to design different TSA processes providing higher product (CO2) purity, recovery, productivity and lower specific energy consumption and to compare these processes performances with the ones obtained in VSA processes, which were also tested in the current study. The results obtained in this dissertation revealed that it is possible to develop highly microporous carbonaceous adsorbent using hazelnut-shells and the higher separation factor of CO2 over N2 observed at low CO2 partial pressure makes the adsorbent a good candidate for CO2 capture from post-combustion flue gases. According to evaluation of adsorption capacity under static conditions, the net theoretical CO2 uptake of the hazelnut-shells derived activated carbon (HS-AC) would be up to 0.064 kg CO2/kg adsorbent. Secondly, the dynamic evaluation of CO2 capture capacity of HS-AC with breakthrough experiments in a fixed-bed showed that HS-AC has a fast adsorption and desorption kinetics, which is very crucial in rapid swing adsorption processes. Lastly, novel TSA configurations, which were not experimented in literature before, were proposed and they resulted in CO2 purities of 93% and 89% with recoveries of 71% and 87%, respectively (with feed condition of 30% CO2 at 30°C, and regeneration at 120°C). The thermal energy requirements of TSA configurations were calculated between 1.06 – 2.35 MJ/kg- CO2 (46.6 – 103.4 kJ/mol-CO2) depending on the feed condition and cycle configuration, which are lower than the energy requirement of amine absorption, which is the mature technology of CO2 post-combustion capture. The CO2 recovery and purity of optimal VSA configuration were found 100% and 92%, respectively pressure at 0.05 kPa for 7 min evacuation and 10 mL/min N2 purging (with feed condition of 30% CO2 at 30°C). The comparison of the best results among the two methods, TSA and VSA, illustrated that the cyclic performance parameters are slightly lower when TSA is used; however, considering the possibility of using available waste heat sources in the real applications, the utilization of TSA process is a promising method for capturing CO2 from post-combustion flue gases.
Atık kâğıttan üretilen aktif karbonun kauçuk matrisli bileşiklerde kullanımı ve karakterizasyonu
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.
Ayçiçeği tablasından kimyasal aktivasyonla hazırlanan aktif karbonların ilaç salımında kullanılabilirliğinin araştırılması
Gelişen ilaç sanayisinde yeni bir etken maddenin geliştirilmesi ve kullanılabilir düzeye getirilmesi yıllar sürecek bir zamana ve ciddi maliyetlere gereksinim duyduğundan, var olan etken maddelerin efektif kullanılmasına yönelik çalışmalar her zaman daha ilgi çekici olmuştur. Bu nedenle, doğal polimerlerin kısıtlılığı ve sentetik polimerlerin birçoğunun biyouyumlu ya da biyobozunur olmayışı ilaç sanayisinde kullanılabilecek alternatif biyomalzemelerin arayışına yol açmıştır. Aktif karbon, yüksek spesifik yüzey alanına, eşsiz gözenek yapısına ve güçlü adsorpsiyon kapasitesine sahip biyouyumlu bir adsorbandır. Bu tez çalışmasında, ayçiçeği tablasından farklı karbonizasyon sıcaklığı ve farklı aktivasyon ajanı oranlarında ZnCl2 ve H3PO4 kullanılarak kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon elde edilmiştir ve kontrollü ilaç salım sistemlerinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Aktif karbonların yüzey alanı ve gözenek boyutu dağılımları BET spesifik yüzey alanı tayini, fonksiyonel grupları ve yapısal karakterizasyonu Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu, termal kararlılıkları termal gravimetrik analiz ve yüzey yükleri ve zeta potansiyeli değerleri nanozetasizer cihazları ile karakterize edilmiştir. Elde edilen verilere göre, 1327 m2/g en yüksek yüzey alanına sahip aktif karbon kütlece 3/1 (kimyasal ajan/biyokütle) oranında ZnCl2 kimyasal aktivasyonu ile 700 °C'de karbonize edilerek sentezlenmiştir. Sentezlenen aktif karbon örneğinin farklı pH ve farklı sıcaklıklarda ilaç adsorpsiyon kapasitesi incelenmiştir ve pH=4 ve 50 °C sıcaklıkta 715,95 mg/g maksimum tetrasiklin adsorpsiyonu gösterdiği bulunmuştur. İlaç yüklü aktif karbon örneğinden PVA ile nanokompozit ve blend oluşturularak, hem aktif karbon örneğinin hem de PVA/Aktif karbon karışımlarının in vitro tetrasiklin salım profilleri pH 7.4'te 37 °C'de incelenmiştir. Aktif karbon örneğinde ilaç etken maddesinin %70'inin 15 gün sonunda salındığı bulunmuştur.
Biyokütleden üretilen heteroatom katkılı aktif karbonun süperkapasitör performansı
Enerji istemindeki artışın sonucu olarak temiz, sürdürülebilir ve etkin enerji depolama ve dönüştürme teknolojilerinin geliştirilmesi, Dünya bilim ve teknoloji topluluklarının en popüler çalışma alanlarından biri olmaktadır. Farklı enerji depolama sistemleri arasında süperkapasitörler sahip olduğu özellikler sayesinde ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada süperkapasitör elektrot malzemesi olarak fiğ bitkisi tohumlarından (çekirdek) üretilen aktif karbon (VSAC) kullanılmıştır. İlk aşamada farklı karbonizasyon sıcaklıkları ve aktivasyon kimyasalı oranları araştırılarak en yüksek ve en düşük elektrokimyasal performansa sahip aktif karbon örnekleri belirlenmiştir. Karbonizasyon sıcaklığı 600 ℃ ve aktivasyon kimyasalı emdirme oranı kütlece 1:3 (karbonize örnek : KOH) olan aktif karbonun (VSAC 600-800 IR3) 1 M H2SO4 elektrolitinde 248 F/g, 6 M KOH elektrolitinde ise 167 F/g spesifik kapasitans değeri ile en yüksek performans elde edilmiştir. Öte yandan ısıl işlem sıcaklığı 650 ℃ ve aktivasyon kimyasalı emdirme oranı kütlece 1:1 (karbonize örnek : KOH) olan aktif karbon (VSAC 650-800 IR1) 1 M H2SO4 elektrolitinde 92 F/g, 6 M KOH elektrolitinde ise 106 F/g spesifik kapasitans değeri ile en düşük performansa sahip olduğu belirlenmiştir. İkinci aşamada ise her iki örneğe de azot-kükürt eş katkılaması ve bor katkılaması işlemleri gerçekleştirilmiştir. Heteroatom katkılama sonucu üretilen örneklerin, 1 M H2SO4 ve 6 M KOH elektrolitinde elektrokimyasal performansları incelenmiştir. Yapılan bu işlemler sonucunda spesfik kapasitans değerindeki en yüksek artış VSAC 650-800 IR1 B aktif karbon örneğinde gerçekleşmiştir. 1 M H2SO4 ve 6 M KOH elektrolitinde yapılan elektrokimyasal performans analizleri sonucu sırası ile 307 F/g (% 233 artış) ve 169 F/g (%60 artış) olarak hesaplanmıştır. Tüm bu verilerin ışığında, fiğ tohumlarından belirli ön karbonizasyon sıcaklığında ve aktivasyon kimyasalı oranında aktif karbon üreterek yüksek performansa sahip süperkapasitör elektrot malzemesi elde edilebileceği kanıtlanmıştır.
A comparative study on selective biosorption in aqueous mixtures of dyes with different ionic characters by Chlorella sp. biomass
In this study, the adsorption percentages of Chlorella Sp. biomass towards five ionic dyes and their relevant combinations in aqueous media were studied as a model system for wastewater remediation compared to a proper type of activated carbon. Since wastewater effluents often contain a large variety of ionic micropollutants, there are an ongoing need to determine biosorption potential against various structures of single chemical contaminants. To have a more realistic model and understanding of biosorption to remove aqueous chemical contamination, combinations of aqueous contaminants are herein proposed to be monitored. Five molecules with distinct ionic and structural characteristics, namely a cationic dye Methylene Blue, anionic dyes Isolan Dark Blue and Eriochrome Black T, a zwitterionic dye Methyl Orange, and a larger molecular weight zwitterionic dye Congo Red constituted the targeted set of model adsorbates. Cationic molecules demonstrate a higher tendency to be adsorbed onto Chlorella Sp. than anionic and zwitterionic dyes. Therefore, the cationic dye was selected to investigate its potential to facilitate better biosorption of the selected anionic and zwitterionic dyes, through the possible generation of additional positive charges on the adsorbent surface of microalgae biomass. Single dyes and selected mixtures of them were employed to determine the removal percentages of Chlorella Sp., by monitoring dye removal through observation of decreasing concentrations using UV absorption spectroscopy, under different aqueous conditions. Reliable measurements of concentration changes in the case of dye mixtures based on light absorption from multiple wavelengths were established.
Metal alkoksit temmeli kompozit materyal sentezi ve boya adsorpsiyonunda kullanımı
Bu tezde bilinen önemli endüstriyel kirliliklerden olup, farkl. özelliklerdeki Metilen mavisi, Oranj II ve Reaktif Remazol Brillant mavisi boyar maddelerinin at.k sulardan uzaklaştırılması amacıyla kullanılmak üzere kompozit adsorban materyaller ve aktif karbon üretilmiştir. Kompozit adsorbanlar, tar.msal bir atık olan ham çam talaşı ile Ti(OPrn)4,Ti(OBun)4 ve Al(OBus )3 metal alkoksit bileAnahtar Kelime: Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Aktif karbon = Activated carbon ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Zeta potansiyeli = Zeta potential
Farklı biyokütlelere değişik ısıl işlemler uygulanması ve elde edilen ürün özelliklerinin belirlenmesi
Bu çalışmada, seçilen dört farklı biyokütleden piroliz yöntemiyle sıvı ve katı ürünlerin elde edilmesi ve bunların karakterizasyonu araştırılmıştır. Serbest düşmeli reaktörde ve sabit yataklı reaktörde gerçekleştirilen deneyler sonucunda katı ve sıvı ürün verimlerinin sabit yataklı reaktörde daha yüksek olduğu saptanmıştır. En yüksek sıvı ürün verimine; 10 oC/dakika ısıtma hızında ve 550oC sıcaklıkta yapılan deneylerde soya küspesi kullanıldığında ulaşılmıştır. Mısır sapı ve yer fıstığı kabuğu sıvı ürünlerinin sütun kromatografisi alifatik alt fraksiyonunun standart dizele eşdeğer olduğu görülmüştür. Katı ürünlere fiziksel aktivasyon uygulanmış, çam kozalağının ve yer fıstığı kabuğunun yüzey alanı yüksek aktif karbon üretiminde kullanılabileceği belirlenmiştir. Çam kozalağına uygulanan kimyasal aktivasyon ile mikro gözeneklere sahip, 1000 m2/g'ın üzerinde yüzey alanı olan aktif karbonlar elde edilebileceği saptanmıştır. Tüm aktif karbonlar ile sulu çözeltilerden nikelin adsorpsiyonu araştırılmıştır. Uygun koşullarda çalışıldığında çevreye dost, yenilenebilir kaynak olan biyokütlenin pirolizi ile değerli sıvı ve katı ürünlerin elde edilebileceği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyokütle, Piroliz, Sıvı Ürün, Aktif Karbon, Karakterizasyon
Aktif karbon adsorpsiyonu ile boyarmadde giderimi
Bu çalışmada atıksulardaki boyarmaddenin aktif karbon kullanılarak adsorpsiyon yöntemi ile giderimi incelenmiştir. Onopordum Acanthium L.'un potasyum karbonat (K2CO3) ile kimyasal aktivasyonu, aktif karbon hazırlanmasında kullanılmıştır. Boyarmadde olarak Reaktif Mavi 19 ve Reaktif Turuncu 16 kullanılmıştır. Başlangıç boya derişiminin, başlangıç pH'ının, adsorban miktarı, adsorpsiyon süresi ve sıcaklığın giderim üzerindeki etkisinin incelendiği çalışmalarda 300 ppm'lik boya derişiminde % 99.94 giderim sağlanmışken 600 ppm için % 81.04 giderim bulunmuştur. Boyarmaddelerin aktif karbon üzerine adsorpsiyonu sistemi için, izoterm araştırması yapılmış ve elde edilen adsorpsiyon sabitleri yardımıyla sistem termodinamiği incelenmiştir. Ayrıca dört farklı sıcaklıkta, farklı başlangıç derişimleri ile deneysel çalışmalar yapılarak, kinetik hız ifadeleri incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Aktif Karbon, Adsorpsiyon, Reaktif Boyalar, Atıksu
Bitkisel atıkların granül aktif karbon üretiminde değerlendirilmesi
Bu çalışmada, bitkisel atıklardan elde edilen granül aktif karbonlar kullanılarak adsorpsiyon yöntemi yardımıyla atıksulardan boyarmadde giderimi incelenmiştir. Adsorpsiyon işleminde kullanılan granül aktif karbonlar kiraz çekirdeği ve ceviz kabuğunun potasyum karbonat (K2CO3) ile kimyasal aktivasyonu sonucunda elde edilmiştir. Boyarmadde olarak Asit Turuncu 7 kullanılmıştır. Yapılan kesikli çalışmalarda, başlangıç pH'ının, zamanın ve sıcaklığın birim adsorbent madde başına adsorplanan boyarmadde miktarına etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar, Asit Turuncu 7'nin granül aktif karbonlar (AC10 ve AC13) üzerine adsorpsiyonunun Langmuir modeline diğer adsorpsiyon modellerinden daha iyi uyum sağladığını göstermiştir. Adsorpsiyon hız sabitlerini belirlemek için yalancı birinci ve yalancı ikinci mertebeden kinetik modeller kullanılmıştır. Farklı sıcaklıklarda, granül aktif karbon üzerine Asit Turuncu 7'nin adsorpsiyon kinetiğinin en iyi yalancı ikinci mertebe kinetik modelle tanımlandığı belirlenmiştir.
Biyokütleden elde edilen aktif karbon ile sulu çözeltiden boyar madde giderimi
Teknolojinin gelişmesi ile birlikte yaşamımıza getirmiş olduğu konforun yanında, doğaya ve çevreye verilen endüstri kaynaklı kirliliğin boyutları her geçen gün hızla artarak devam etmektedir. Ekosistemimizdeki kirlilik oranlarının artması, doğal kaynaklar ve insan sağlığı için büyük bir tehdit haline gelmiştir. Su kirliliği bu kirlilikler arasında önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışmada biyokütleden (ceviz kabuğu) H3PO4 kimyasal aktivasyonuyla farklı emdirme oranlarında ve aktivasyon sıcaklıklarda aktif karbon üretimi yapılarak üretilen aktif karbonların çeşitli yöntemler ile karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kimyasal aktivasyon metodunda en önemli parametrelerden olan karbonizasyon sıcaklığı (400, 500, 600 °C) ve kimyasal emdirme oranının (2:1, 3:1, 4:1) aktif karbonların SBET yüzey alanı, gözenek hacmi, gözenek boyut dağılımı ve ortalama gözenek çapı gibi yüzey özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Kimyasal emdirme oranı 2:1'den 4:1'e arttırıldığında yüzey alanının 793 m2/g'dan 1328 m2/g'a yükseldiği görülmüştür. Bütün emdirme oranlarında sıcaklık 400 °C'den 600 °C'ye arttırıldığında ise yüzey alanlarında azalma gözlenmiştir. Ceviz kabuğundan elde edilen en yüksek yüzey alanına sahip (SBET;1328 m2/g) aktif karbon 4:1emdirme oranında ve 400 oC karbonizasyon sıcaklığında üretilmiştir. 1328 m2/g alana sahip aktif karbon adsorpsiyon yöntemi ile Malahit Yeşili gideriminde kullanılmıştır. Adsorpsiyonu etkileyen parametreler (pH, adsorban dozu, temas süresi ve sıcaklık) incelenmiştir. Çalışmada adsorpsiyon kinetiği, izotermi ve termodinamiği (∆H°, ∆S°, ∆G°) incelenmiştir. Ayrıca rejenerasyon çalışmaları yapılmıştır. Aktif karbon ile Malahit Yeşili boyar maddesi gideriminde adsorpsiyon kinetiği sözde ikinci mertebe eşitliğine ve denge izotermi Langmuir eşitliğine uymaktadır. Elde edilen sonuçlar, ceviz kabuğundan yüksek yüzey alanına ve gözenek yapısına sahip aktif karbonların üretilebileceğini ve Malahit Yeşili adsrorpsiyonunda kullanılabileceğini ortaya koymuştur.
Paulownia ağacından elde edilen aktif karbonun sulu çözeltiden boyar madde gideriminde değerlendirilmesi
Aktif karbon; yüzeyi genişletilmiş, gözenekli yapıya sahip bir karbon şeklidir ve organik maddelerin yüksek sıcaklıkta, oksijensiz ortamda karbonizasyonuyla üretilir. Kimyasal aktivasyonun, yüksek yüzey alanına ve dar mikro gözenek dağılımına sahip karbonlar elde etmede etkin bir yöntem olduğu bilinmektedir. Aktif karbonların en bilinen uygulama alanları; saflaştırma, organik kirleticilerin içme suyundan uzaklaştırılması ve seçici adsorpsiyonla kimyasalların geri kazanımıdır. Avantajları, yüzeylerindeki geniş gözenekli yapı sayesinde organik bileşikleri adsorbe ederek sudan etkili bir biçimde uzaklaştırabilmeleridir. Bu çalışmada, Paulownia ağacı odunundan ZnCl2 ile kimyasal aktivasyon yapılarak üretilen aktif karbon kullanılarak, metilen mavisi (MB) ve metil oranj (MO) boyalarının sulu çözeltilerinden giderimi incelenmiştir. MB ve MO için, optimum derişim değeri belirlenip pH, sıcaklık, adsorban miktarı ve temas süresi etkileri araştırılmıştır. Elde edilen izoterm verileri Langmuir ve Freundlich izoterm denklemlerine göre analiz edilmiş ve sonuçların Langmuir denklemine uygun olduğu belirlenmiştir. Aktif karbonun zamana bağlı olarak boya giderim hızı, sabit boya başlangıç derişiminde incelenmiş ve elde edilen veriler sözde 1. mertebe ve sözde 2. mertebe adsorpsiyon kinetik modellerine göre analiz edilmiştir. Her iki boya için sonuçlar sözde 2. mertebe modelin adsorpsiyon kinetiğini daha iyi tanımladığını göstermiştir.
Bazı Türk linyitlerinden aktif karbon hazırlanabilirliğinin incelenmesi
ÖZET Yüksek Lisans Tezi BAZI TÜRK LİNYİTLERİNDEN AKTİF KARBON HAZIRLANABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Çiğdem Sancı İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 92 + ix Sayfa 2001 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Yunus Önal Bu çalışmada iki ayrı Türk linyitinden ( Gölbaşı-ADI YAMAN, Kangal- SİVAS ) kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon "lazıt I anması amaçlanmıştır. Aktif karbonlar katı bir karbon kütlesi olup, geniş gözenekliliği nedeni ile endüstriye) saflaştırma işlemlerinde ve kimyasalların geri kazanımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Aktif karbonlar kömür, petrol, turba, odun ve diğer biokütlesel kaynaklar gibi karbon içerikli her tür maddeden üretilebilirler. Kolay bulunabilirliği ve ucuzluğu nedeni ile kömür en çok kullanılan maddedir. Temelde, aktif karbon üretimi iki yöntemle gerçekleştirilebilir: Fiziksel(termal ) ve kimyasal aktivasyon. Fiziksel aktivasyon yönteminde hammadde önce karbonize edilir ve daha sonra CO2 ya da su buharı atmosferinde aktivasyona tabi tutulur. Kimyasal aktivasyon yönteminde ise hammadde bir kimyasal madde ( ZnCl2, KOH ve H3P04 gibi ) ile kısmen düşük bir sıcaklıkta ( 400 - 700" C ) karbonize edilir. Bu çalışmada, orijinal, demineralize edilmiş, benzen ve THF ile ön işlem görmüş linyit numunelerinden aktif karbonlar hazırlanmıştır. Aktif karbon hazırlama işleminde linyit numuneleri ZnCİ2 ile impregne edildikten sonra azot atmosferinde ve 500°C sıcaklıkta 1 saat süre ile aktive edilmiştir. Elde edilen sonuçlar demineralize numunelerden elde edilen karbonların yüzey alanlarının ZnCb/linyit oranına bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. ANAHTAR KELİMELER: Aktif karbon, Linyit, Kimyasal aktivasyon, ZnC12
Farklı adsorbentler kullanılarak sulardan sülfat giderimi
Bu çalışmada, sentetik olarak hazırlanan numunelerden adsorpsiyon yöntemiyle sülfat gideriminde farklı adsorbentler için kolon özellikleri (kolon çapı, kolon dolgu yüksekliği), giriş sülfat derişimi ve temas süresi parametrelerinin adsorpsiyona etkisi incelenmiş ve farklı adsorbentler için giderim verimleri karşılaştırılmıştır. Adsorbent olarak 0,5-1 mm arasındaki tanecik boyutları arasında klinoptilolit, Divinilbenzen stiren ( DVBS ) anyonik reçine, sodyum (Na) bazlı katyonik reçine ve (1-1,4 mm) ve (1,4-2 mm) olmak üzere iki farklı tanecik boyutunda saf ve HCl, NaOH ve NH3 ile modifiye edilmiş aktif karbon kullanılmıştır. Özel hazırlanmış 55 cm yüksekliğinde dikey silindirik 2 cm, 3 cm, 3,5 cm ve 4 cm iç çaplı kolonlarda 7,5, 10 ve 15 cm kolon dolgu maddesi yükseklikleri kullanılmıştır. 250, 500 ve 1000 mg/L' lik sentetik sülfat çözeltisi hazırlanmıştır. Ayrıca aktif karbon için de 750 mg/L derişimli sentetik sülfat çözeltileri kullanılmıştır. Sülfat derişimi HACH DR 2400 spektrofotometresi ölçümleri ile belirlenmiştir. Ölçümler sonucunda maksimum sülfat giderim verimi klinoptilolit için 2 cm kolon çapı, 500 mg/L derişim ve 15 cm kolon dolgu yüksekliğinde % 24 ; DVB stiren anyonik reçine için 3,5 cm kolon çapı, 1000 mg/L derişim, 15 cm kolon dolgu yüksekliğinde % 99 ; ve sodyum bazlı katyonik reçine için 3 cm kolon çapı, 1000 mg/L derişim, 10 cm kolon dolgu yüksekliğinde % 99.9 ;büyük tanecik boyutlu aktif kabon için 4 cm kolon çapı 1000 mg/L derişim 7,5 cm kolon dolgu yüksekliğinde %52, küçük tanecik boyutlu aktif karbon için 3 cm kolon çapı 10 cm kolon dolgu yüksekliği 1000 mg/L derişim için % 75.5 ; NaOH ile modifiye edilmiş aktif karbon için 3.5 cm kolon çapı 7,5 cm kolon dolgu yüksekliği ve 1000 mg/ L derişimde % 44.5; HCl ile modifiye edilmiş aktif karbonda 4 cm kolon çapı 7,5 cm kolon dolgu yüksekliği ve 1000mg/L derişimde %56, NH3 ile modifiye edilmiş aktif karbonda 4 cm kolon çapı 15 cm kolon dolgu yüksekliği 250 mg/L derişimde% 92 olarak belirlenmiştir. Çalışmada sodyum bazlı katyonik reçine ve DVB stiren anyonik reçine için sülfat giderim yüzdesinin belirlenmesi için yapay sinir ağları (YSA) modeli geliştirilmiştir. Giriş parametreleri olarak kolon çapı, adsorbent yüksekliği, adsorpsiyon temas süresi, adsorbent tipi, başlangıç sülfat derişimi alınarak 70 adet veri kullanılmıştır. YSA çalışmaları sonucunda korelasyon katsayısı değerleri (R2) sırasıyla 1,000 ve 0,999 RMSE değerleri sırasıyla 0,0012 ve 0,0034 hesaplanmıştır.
Fındık kabuğundan üretilen aktif karbon ile sulu çözeltilerden parasetamol giderimi
Bu tez çalışmasında; fındık kabuğunun K2CO3 ile kimyasal aktivasyon ve piroliziyle elde edilmiş olan aktif karbon su ortamlarından parasetamol gideriminde kullanılmıştır. Fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbon elementel analiz, XRD, BET, FTIR, SEM-EDX ve pHpzc ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan aktif karbonun adsorplama etkinliğini ortaya koymak için kesikli adsorpsiyon deneyleri yürütülmüştür. Adsorpsiyon deneylerinde parasetamolün adsorpsiyonu üzerine; başlangıç pH'ı, adsorbent dozu, temas süresi, başlangıç parasetamol konsantrasyonu ve sıcaklık parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Çalışmanın sonuçları, bu aktif karbon ile parasetamolün geniş pH bir aralığında etkili bir şekilde giderilebildiğini göstermiştir. Aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesinin başlangıç parasetamol konsantrasyonunun artışı ile arttığı, aksine aktif karbon dozunun ve sıcaklığın artışı ile azaldığı gözlemlenmiştir. Maksimum adsorpsiyon verimi ve kapasitesi 25 oC sıcaklıkta elde edilmiştir. 10 mg/L başlangıç parasetamol konsantrasyonu için aktif karbonun parasetamol giderim verimi pH 7, 0.2 g/L adsorbent dozu ve 25 oC sıcaklık şartında %99.2 olarak bulunmuştur. Aktif karbon ile parasetamol adsorpsiyonunda elde edilen veriler adsorpsiyon izotermlerine ve kinetik modellere uygulanmıştır. Sonuçlar parasetamol adsorpsiyonunun Langmuir izotermine ve yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyduğunu göstermiştir. Langmuir modeline göre, 25, 35, 45 ve 50 oC sıcaklıklarda parasetamol için aktif karbonun maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) sırasıyla 256.41, 250.00, 243.90 ve 238.10 mg/g olarak belirlenmiştir. Çeşitli sıcaklıklarda adsorpsiyon termodinamiği çalışılıp termodinamik parametreler de hesaplanmıştır. Termodinamik hesaplar, adsorpsiyon sürecinin kendiliğinden ve ekzotermik olduğunu ortaya koymuştur. Gerçek su örnekleri için de aktif karbonun etkin olduğu belirlenmiştir. Desorpsiyon çalışmaları, adsorbentlerin rejenere edilebileceğini ve adsorpsiyon için yeniden kullanılabileceğini ortaya koymuştur. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, fındık kabuğundan üretilen bu aktif karbonun su ortamlarından parasetamol giderimi için etkili olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu aktif karbon, kirlenmiş sulardan parasetamolün giderimi için umut verici bir adsorbent olarak önerilebilir.