Aktif karbon
61 theses under this subject heading
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.
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.
Aktif karbon ile sulu çözeltilerden nikel gideriminde kolon çalışmaları
Karbon kökenli her maddeden üretilebilen aktif karbon, genis iç yüzey alanına ve farklı çaplardaki gözenek yapısına sahip olduğundan, gaz ve sıvı fazdaki organik ve inorganik maddeleri adsorblama kapasitesi oldukça fazladır. Bundan dolayı aktif karbonlar evsel ve endüstriyel atıkların içerdiği organik ve inorganik kirleticilerin gideriminde kullanılmaktadır. Nikel; gümüs rafinelerinde, elektro kaplamada, çinko dökümlerde ve pillerde genis kullanım alanı olan bir ağır metaldir. Dolayısıyla insan sağlığı ve çevreye zararlı etkileri olduğundan çevreye desarj edilmeden önce belirli değerlere indirilmelidir. Bu çalısmada, HNO3 asit ve elektrokimyasal aktivasyon metotları kullanılarak farklı sürelerde aktiflestirilmis ticari ve visne çekirdeği aktif karbonları kullanılarak, sürekli kolon sistemleri ile sulu çözeltilerden Ni(II) iyonu giderimi yapılmıstır. Bundan baska, asit konsantrasyonlarının rejenerasyona etkisini incelemek için dört farklı doymus karbonların sürekli kolon sisteminde rejenerasyon çalısmaları yapılmıstır. Anahtar Kelime: Adsorpsiyon, Ni(II) giderimi, Aktif karbon, atık su.
Dioksin ve furan'ın oluşum mekanizmaları ve giderilme teknolojileri
Atık yakma tesislerinin baca gazından çok sayıda kirletici madde salınmaktadır. Bu bilesikler arasında dibenzo-p-dioksin/furan, ekolojik sistemlerde ki en önemli çevresel kirleticilerden biridir. Bu kimyasal maddelerin çok sayıda izomeri ve bileseni olup, oldukça toksiktir. Çogu dioksin bilesigi çevreye, hava yoluyla girmektedir. Havada tasınan bu kimyasallar, küçük partiküllere baglanarak, atmosferde uzun mesafelere tasınabilirler. Dioksin ve furanlar yarı uçucu bilesiklerdir ve çevresel kosullara baglı olarak, atmosferde hem gaz halde, hemde partiküllere baglı olarak bulunurlar. Dioksin/furanlar, atmosferde tasınırlar ve çevresel yüzeylerde depolanırlar. Depolanmadan önce atmosferde tasınması, salınma yüksekligi, sıcaklık, meteorolojik kosullar ve partikül çapını içeren çesitli faktörlere baglıdır. Dioksin/furanlar'ın atmosferden çevresel yüzeylere tasınması, toprak, bitki ve su kolonlarında depolanması, ıslak-kuru depolama prosesleri ya da mistlerle olmaktadır. Yakma tesislerinde soguk bölgede emisyon kontrolü için kullanılan baca gazı arıtma teknolojileri arasında, aktif karbon adsorpsiyon sistemleri, baca gazında bulunan dioksin/furan ve diger toksik maddeleri (örnegin Hg ve diger agır metaller) uzaklastırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Aktif karbon adsorpsiyonu genellikle 3 tipte sınıflandırılır. 1. Sürüklenen fazda adsorpsiyon (entrained-flow). 2. Sabit yataklı (fixed bed) reaktör. 3. Hareketli yatak (moving-bed) reaktör. Dünya genelinde bugün dioksin/furanlar aktif karbon ve kireç adsorpsiyon prosesleri kullanılarak etkili bir sekilde kontrol edilmektedir. Bu teknoloji, gaz akımında bulunan dioksin/furan konsantrasyonunu etkili bir sekilde 0.1 ng/Nm3 olan uluslararası limitin altına azaltmaktadır. Bu çalısmada, dioksin/furan uzaklastırma teknolojileri hakkında bazı uygulamalar arastırılmıs ve Türkiye'de bulunan 2 yakma tesisi (ZAYDAS Tehlikeli Atık Yakma Tesisi ve STAÇ Tıbbi Atık Yakma Tesisi) ve sürüklenen fazda adsorpsiyon (entrained flow) prosesi için optimum aktif karbon dozu belirlenerek, bu prosesin dioksin/furanı istenilir sekilde giderdigi ve yanma için uygun teknoloji oldugu sonucuna varılmıstır. Anahtar Kelimeler: Dioksin, furan, adsorpsiyon, dioxin/furan emisyon kontrol ekipmanları.
Şeftali çekirdeği ve polimer esaslı aktif karbon ile sulu çözeltilerden krom (VI) giderimi
Deri, tekstil, metal kaplama, pil ve pigment üretimi gibi bir çok endüstride kullanılan krom bileşikleri sulu çözeltilerde Cr(III) ve Cr(VI) şeklinde bulunur. Cr(III) nispeten zararsızdır ve eser miktarı canlı organizmalar için gereklidir. Cr(VI) bileşikleri ise son derece toksik ve kanserojen olduğu için çevreye verilmeden önce uzaklaştırılmalıdır. Sulardan krom giderimi için aktif karbon kullanımı büyük önem taşımasına rağmen ticari aktif karbonların adsorpsiyon kapasitesinin sınırlı ve fiyatının yüksek olması nedenleri ile bu konudaki uygulamalar kısıtlı kalmıştır. Bu çalışmada, farklı başlangıç maddeleri kullanılarak yüksek Cr(VI) sorpsiyon kapasitesine sahip aktif karbonlar üretilmiştir.Deneysel çalışmalar iki farklı başlangıç maddesi kullanılarak aktif karbon üretimi ve Cr(VI) sorpsiyonu olmak üzere iki ana başlıkta gerçekleştirilmiştir. Dünya sıralamasında üretiminde beşinci sırada olduğumuz şeftali meyvesinin çekirdeği ve çapraz bağlı makro gözenekli akrilonitril divinil benzen (AN/DVB) kopolimeri aktif karbon üretiminde kullanılan başlangıç maddeleridir. Şeftali çekirdeği ile gerçekleştirilen üretim deneylerinde su buharı ve potasyum hidroksit aktivasyonu, polimer esaslı aktif karbon üretiminde ise hava aktivasyonu uygulanmıştır. Elde edilen aktif karbon numuneleri N2 adsorpsiyon yöntemi, FTIR Spektroskopisi, Boehm titrasyonu analizi, SEM, pH titrasyonu analizi, zeta potansiyeli ölçümleri, elementel analiz ve kjeldahl azotu tayini kullanılarak karakterize edilmiştir.Sulu çözeltilerden Cr(VI) giderimi şeftali çekirdeği esaslı (KSN) ve polimer esaslı (PAK) aktif karbon ile ticari aktif karbon (Chemviron, CPG-LF) kullanılarak kesikli ve sürekli akışlı sistemlerde incelenmiştir. Sorpsiyon kapasiteleri CPG-LF ? KSN > PAK sırasıyla değişmektedir ve en iyi Cr(VI) giderimi pH 2'de elde edilmiştir. Denge adsorpsiyon verilerinin Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon modellerine uygunluğu incelenmiş ve sorpsiyonun Freundlich modeline daha çok uyduğu görülmüştür. Sorpsiyon kinetiği yalancı (pseudo) ikinci derece denklem kullanılarak modellenmiştir. Aktif karbonların rejenerasyonu farklı konsantrasyonlardaki asit ve alkali çözeltileri kullanılarak gerçekleştirilmiş ve yürütülen adsorpsiyon/desorpsiyon deneyleri ile kapasitedeki değişimler beş döngü boyunca incelenmiştir. Cr(VI) sorpsiyonunun aktivasyon enerjisi, ortalama serbest sorpsiyon enerjisi, izosterik adsorpsiyon ısısı ile ? G°, ? H°, ? S° gibi termodinamik parametreleri hesaplanmış ve XPS (X-ışını fotoelektron spektroskopisi) kullanılarak Cr(VI) sorpsiyon mekanizması aydınlatılmaya çalışılmıştır.
Kayısı çekirdeğinden üretilen aktif karbon ile sulu çözeltilerden krom (VI) giderimi
Krom, pek çok endüstriyel uygulamada yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Çevrede bulunan krom, Cr (VI) ya da Cr (III) formunda bulunmaktadır. Cr (VI)'nın, Cr (III)'e kıyasla daha toksik özellikte olması sebebiyle çevre numunelerindeki analizi daha önemlidir. Sulardan krom giderimi için aktif karbon kullanımı büyük önem taşımasına rağmen ticari aktif karbonların adsorpsiyon kapasitesinin sınırlı ve fiyatının yüksek olması nedenleri ile bu konudaki uygulamalar kısıtlı kalmıştır. Bu çalışmada, kayısı çekirdeğinden yüksek Cr(VI) sorpsiyon kapasitesine sahip aktif karbonlar üretilmiştir.Deneysel çalışmalar kayısı çekirdeği kullanılarak aktif karbon üretimi ve Cr(VI) sorpsiyonu olmak üzere iki ana başlıkta gerçekleştirilmiştir. Aktif karbon numuneleri doğrudan ve fosforik asit aktivasyonu uygulandıktan sonra karbonize edilerek iki farklı şekilde üretilmiştir. Aktif karbon numunelerinin karakterizasyonu N2 adsorpsiyon yöntemi, FT-IR analizi, Boehm titrasyonu, SEM ölçümleri, pH titrasyonu analizi ve zeta potansiyeli ölçümleri tayini ile gerçekleştirilmiştir.Kesikli gerçekleştirilen sorpsiyon deneylerinde üretilen adsorbanların krom (VI) tutma kapasiteleri belirlenmiş, Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermlerine uygunluğu izlenmiştir.
Termik santral uçucu kül tiplerinin atık sulardaki fenolün adsorpsiyon yöntemi ile giderim etkinliklerinin karşılaştırılması
Bu çalışmada, 2003-2005 yılları arasında Adana Şehir Kanalizasyon şebekesine bağlı Fevzi Çakmak Öğrenci yurduna ait çeşitli aralıklarla 2 saatlik kompozit numuneler şeklinde alınmış evsel atıksudaki fenolün, Afşin Elbistan, Seyitömer ve Soma uçucu külleri ile yapılan adsorpsiyon işlemi ile giderilmesi başlangıç pH, çalkalama süresi ve adsorban dozuna göre incelenmiş ve uçucu külün etkinliği ticarette adsorban olarak kullanım alanına sahip toz aktif karbon ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca elde edilen datalar, Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermlerine göre değerlendirilmiştir. Deneysel bulgular fenol adsorpsiyonunda optimum pH ın Afşin-Elbistan, Seyitömer uçucu külleri ve toz aktif karbon için 5, Soma uçucu külü için 6 olduğunu göstermiştir. Bu optimum pH değerinde denge koşullarına 6 saatte ulaşılmıştır. Uçucu küller (Afşin-Elbistan, Seyitömer, Soma) ve toz aktif karbon için denge koşullarında sırasıyla %65, % 80, %55, %85 fenol giderimi sağlanmıştır. Deneysel verilerin adsorpsiyon izotermlerine göre değerlendirilmesi sonucunda her dört adsorbanında Langmuir izotermine daha iyi uyduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Uçucu Kül, Aktif Karbon, Atıksu, Fenol,
Zeytin çekirdeğinden elde edilen aktif karbonun reaktif kırmızı 195 boyarmaddesinin katalitik ozonlanmasında kullanılması
Bu çalışmanın amacı özgün bir katalizör olan zeytin çekirdeğinden hazırlanmış aktif karbonun RR 195 azo boyarmaddesinin parçalanmasında performansını araştırmaktır. Üç aktivasyon reaktifi (KOH, H3PO4, ZnCI2) en iyi katalitik performans açısından araştırıldı. Hazırlanmış aktif karbon örnekleri nano skaladaki yüzey alanı ve aktif partikül boyutu açısından araştırıldı. Bu aktif karbon örneğinin performansı ticari olanlarla karşılaştırıldı. Zeytin çekirdeğinin KOH ile muamele edilmiş aktif karbon en iyi katalitik özelliğe sahiptir. Reaksiyon pH'ının optimizasyonu ozonla muamele sulu çözeltilerde absorbans değerlerinin (532 nm, 220 nm, 280 nm) ölçülmesiyle yapıldı.
Zeytin karasuyunda bulunan bazı toksik bileşiklerin ön kireç çöktürme ve katalitik ozonlama ile parçalanmaları
Çoğu Akdeniz ülkesinde olduğu gibi ülkemizde de zeytinyağı üretimi sonrasında açığa çıkan katı atık ve atıksu yüzyıllardan beri önemli bir kirlilik kaynağı olmuştur. Bu çalışmada, zeytin karasuyunun askıda katı madde miktarını (AKM) ve kirletici etkisini azaltmak için ön kireç çöktürme işlemi uygulanmıştır. Zeytinyağı üretimi sırasında çevreye atık olarak verilen zeytin çekirdeği aktif kömür haline getirilerek özgün bir katalizör elde edilmiştir. Zeytin karasuyunda bulunan bazı fenolik bileşiklerin katalitik ozonlama ile parçalanmasında aktif karbon haline getirilen zeytin çekirdeğinin katalizör olarak kullanılması araştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda KOİ değerinde yaklaşık 10 kez, TOK değerinde 80 kez ve toplam fenol içeriğinde 67 kez iyileştirme sağlanmıştır.
Termomineral sularda ve meyve sularında kurşun, bakır ve nikel tayini için analitik yöntem geliştirilmesi
Ağır metallerin çoğu hayatsal fonksiyonlar için gereksiz olup belirli bir konsantrasyonda insan vücuduna zarar verebilir. Çevre kirliliği nedeniyle; göl, okyanus ve toprakta artış gösteren ağır metaller insanlık için ciddi riskler getirmektedir. Bu nedenle, çevresel örneklerin ağır metal içeriğinin belirlenmesi için yeni ve hassas yöntemler geliştirmek gerekli ve önemlidir. Bu çalışmada, Yüksek Çözünürlüklü Sürekli Işın Kaynaklı Alevli Atomik Absorpsiyon Spektrometresi (HR CS- FAAS) kullanılarak meyve suları ve termomineral sularda eser miktarda kurşun, bakır ve nikel miktarının belirlenmesi için yeni bir katı faz ekstraksiyon (SPE) yöntemi geliştirilmiştir. Çalışmada, asma dalından (ACVS) elde edilen bir aktif karbon, adsorban olarak kullanılmıştır. Kolon tekniği ayırma ve zenginleştirme işleminde uygulanmıştır. En uygun koşulları belirlemek için; örnek çözeltinin pH'ı, geri kazanım çözeltisinin türü ve konsantrasyonu, örnek çözeltinin ve geri kazanım çözeltisinin akış hızı, örnek çözeltinin hacmi ve yabancı iyonların analit iyonlarının geri kazanım verimine etkisi incelendi. ACVS içeren kolonda, kurşun, bakır ve nikel için tespit sınırları (LOD) 0,36, 0,69 ve 0,28 µg L-1, zenginleştirme faktörü 60 olarak belirlendi. Yöntemin doğruluğu bilinen miktarda analit iyonlarının gerçek örneklere ilave edilmesiyle yapılan geri kazanma çalışmalarıyla kontrol edildi. Geliştirilen metot, çeşitli meyve sularına ve termomineral su örneklerine başarıyla uygulandı. Aralık 2019 – xiii+ 55 Sayfa Anahtar Kelimeler: Meyve Suyu, Termomineral Sular, Aktif Karbon, Alevli Atomik Absorpsiyon Spektrometri, Ağır metaller
Simüle tekstil atıksularından reaktif black 5 ve kimyasal oksijen ihtiyacı gideriminde ardışık Fe2O3 -toz aktif karbon/aktif çamur sürecinin kullanılması
Bu çalışmada, simüle edilmiş tekstil atıksuyundan Reaktif Black 5 (RB5) ve Kimyasal Oksijen İhtiyacının (KOİ) giderilmesi için Maghemit (Fe2O3) Kaplı Toz Aktif Karbon (MAK) ve Aktif Çamur prosesinin (AÇ) ardışık kullanımı araştırılmıştır. Toz aktif karbon (TAK), MAK ve maghemitin yüzey fonksiyonel grupları Fourier transmisyon kızılötesi spektroskopisi (FTIR) (Jasco, FT/IR-6700) ile araştırılmıştır. Karışık Çözelti Askıda Katı Madde (MLSS) konsantrasyonunun RB5 ve KOİ giderimi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar, birbirini takip eden MAK/AÇ işleminin tekstil atıksuyundan RB5 ve KOİ gideriminde yüksek verimliliğe sahip olduğunu göstermiştir. MAK'ın RB5 için adsorpsiyon kapasitesi 143,6 mg/g olarak belirlenmiştir. Koble-Corrigan izotermi adsorpsiyon sürecini başarıyla tanımlamıştır. Ardışık MAK/AÇ (maghemit kaplı toz aktif karbon/aktif çamur prosesi) işleminin adsorpsiyon aşamasında, 3,75 g/L MAK ile RB5'in tamamen uzaklaştırılması sağlanmıştır. İkinci aşamada toplam KOİ gideriminin yaklaşık %99' unun 3000 mg/L MLSS içeren aktif çamur ile elde edildiği belirlenmiştir.
Fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbon ile sulu ortamdan antibiyotik giderimi
Bu tez çalışmasında, fındık kabuğundan elde edilen aktif karbon ile sulu ortamdan sülfametoksazol (SMZ) ve trimetoprim (TMP) antibiyotiklerinin giderimi incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, aktifleştirici olarak KOH ve K2CO3 birlikte kullanılarak fındık kabuğundan aktif karbon hazırlanmıştır. Hazırlanan aktif karbon BET, FTIR, SEM-EDX, XRD ve elementel analiz ile karakterize edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbon ile sulu ortamdan SMZ ve TMP antibiyotiklerinin giderimi araştırılmıştır. Aktif karbon ile SMZ ve TMP adsorpsiyonu sürecine çözelti pH'ının, aktif karbon miktarının, temas süresinin, başlangıç antibiyotik konsantrasyonunun ve sıcaklığın etkileri incelenmiştir. SMZ ve TMP adsorpsiyonu için uygun pH değerleri sırasıyla pH 4 ve pH 7 olarak belirlenmiştir. Her iki antibiyotik için başlangıç antibiyotik konsantrasyonunun arttırılmasıyla antibiyotik adsorpsiyon veriminin azaldığı, adsorpsiyon kapasitesinin ise arttığı belirlenmiştir. 10 mg/L başlangıç antibiyotik konsantrasyonunda ve 30 oC sıcaklıkta SMZ ve TMP giderim verimleri sırasıyla %99.2 ve %99.9 olarak bulunmuştır. Maksimum adsorpsiyon verimi ve kapasitesi 50 oC sıcaklıkta elde edilmiştir. 30, 40 ve 50 oC'de her bir antibiyotik için elde edilen deneysel sonuçlar Langmuir ve Freundlich izotermlerine uygulanmıştır. Her iki antibiyotik için Langmuir modelin adsorpsiyon dengesini daha iyi tanımladığı gözlenmiştir. Langmuir modeline göre, 30, 40 ve 50 oC sıcaklıklarda SMZ antibiyotiği için aktif karbonun maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) sırasıyla 212.77, 238.09 ve 256.41 mg/g olarak belirlenmiştir. Aynı sıcaklıklarda TMP antibiyotiği için 121.95, 129.87 ve 140.85 mg/g olarak hesaplanmıştır. Aktif karbon ile SMZ ve TMP antibiyotiklerinin adsorpsiyonunda elde edilen deneysel sonuçlar birinci ve ikinci derece kinetik modellerine uygulanarak kinetik sabitleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, aktif karbon tarafından SMZ ve TMP adsorpsiyonunun yalancı ikinci dereceden kinetik modeli takip ettiğini göstermiştir. SMZ ve TMP düşük pH şartında birlikte giderimi etkili bir şekilde sağlanmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbonun SMZ ve TMP gideriminde etkili olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu aktif karbon, kirlenmiş sulardan SMZ ve TMP'nin etkili bir şekilde uzaklaştırılmasında umut verici bir adsorbent olarak kullanılabilir.
Orman endüstrisi kabuklarından aktif karbon eldesinin hidrojen depolama kapasitesinin belirlenmesi
Dünya nüfusundaki artış, şehirleşmenin ve sanayileşmenin çoğalması ile teknolojik gelişmeler enerjiye olan talebi hızla arttırmaktadır. Enerjiye olan bu talep beraberinde enerjinin depolanabilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Enerjinin depolanabilmesi amacıyla çeşitli ürünler ile farklı yöntemler çalışılmaktadır. Bu çalışmada hidrojen depolamak amacıyla Kastamonu İli'nin çeşitli bölgelerinden iki farklı ağaç türü (çam ve kayın) ham madde olarak kullanılmıştır. Nitrik asit ve Lityum hidroksit aktivasyon ajanları olarak kullanılmış ve farklı sıcaklıklarda aktif karbon elde edilerek yüzey alanları karşılaştırılmıştır. En çok yüzey alanına sahip türler arasında hidrojen depolama kapasiteleri kıyaslanmıştır. Çam ağacı kabukları ve kayın ağacı kabukları HNO₃ ve LiOH ile aktive edilerek kimyasal aktivasyon gerçekleştirilmiştir. Üretilen aktif karbonlar, fourier transform infrared-attenuated total reflectance spektroskopisi (FTIR-ATR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) kullanılarak karakterize edilmiştir. SEM ölçümlerinden laboratuvar ortamında üretilen aktif karbonların gözenekli bir yapıda oldukları, BET ölçümlerinden aktif karbonların farklı konsantrasyonlarla yüzey alanının fazlalaştığı ve FTIR-ATR ölçümlerinden de üretilen aktif karbonların karbon atomlarının bir araya gelmesi ile bir bütün oluşturdukları gözlemlenmiştir. Üretilen aktif karbon örneklerinin hidrojen depolama kapasiteleri 77 K ve 298 K 'da Hiden marka IMI PSI cihazı ile tayin edilmiştir. Ölçümler neticesinde kriyonejik sıcaklıklarda aktif karbonların hidrojen depolama kapasitelerinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. LiOH ile üretilen aktif karbonların her iki ağaç kabuğu türünde HNO₃ ile üretilen aktif karbonlardan daha yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip oldukları bulunmuştur.
Tarımsal esaslı biyokütle karışımı ve bundan hazırlanan aktif karbonla sulu çözeltilerden Cr(VI) giderimi
Uygulama kolaylığı ve çevre dostu olarak kabul edilen adsorpsiyon prosesi atıksuların ileri arıtımında en sık uygulanan arıtma yöntemlerinden biridir. Adsorpsiyon prosesi ucuz ve bol bulunan tarımsal atıklar ve bunlardan üretilen etkin adsorbentlerin kullanımıyla tercih edilen bir proses olmuştur. Bu çalışmada; Ülkemizde tarımsal faaliyetlerinin yaygınlığı nedeniyle önemli miktarlarda üretilen ve agro-endüstrilerde işlenen kayısı, badem ve şeftali çekirdeklerinin kabukları karışımından ve bu karışımın KOH ile kimyasal aktivasyon ve piroliziyle elde edilen aktif karbon (AC) olmak üzere iki adsorbent hazırlanmıştır. Her bir adsorbent; kül tayini, elementel analiz, BET yüzey alanı, gözenek hacmi, pHzpc, FT-IR, Boehm titrasyonu ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. Hazırlanan her bir adsorbentin adsorplama etkinliğini ortaya koymak ve ticari AC ile kıyaslamak amacıyla, her bir adsorbentle ayrı ayrı Cr(VI) adsorpsiyon deneyleri yapılmıştır. Adsorpsiyon deneylerinde Cr(VI)'nın giderilmesi üzerine; başlangıç pH'sı, adsorbent dozu, temas süresi, sıcaklık, başlangıç Cr(VI) konsantrasyonu ve yabancı iyon varlığının etkileri incelenmiş, elde edilen sonuçlar adsorpsiyon izotermlerine, kinetik modellere uygulanmış ve elde edilen aktif karbonun Cr(VI) adsorpsiyon kapasitesi ve bazı termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Üçlü karışımdan doğrudan hazırlanan adsorbentin 5.32276 m2/g yüzey alanı ve 0.0048 cm3/g gözenek hacmine sahip olduğu, en iyi özelliklere sahip aktif karbonun (AC) ise üçlü karışımın KOH/üçlü karışım oranı 6/40 olacak şekilde KOH ile kimyasal aktivasyonu ve takiben piroliziyle elde edilmiştir. Elde edilen yeni AC'nin 1413 m2/g yüzey alanı ve 0.5937 cm3/g gözenek hacmine sahip olduğu belirlenmiştir. Ham karışımdan hazırlanan adsorbent, yeni AC ve ticari AC'nin sulardan 50 mg/L Cr(VI)'yı giderimi için en uygun pH, adsorbent dozu ve dengelenme süresinin; yeni AC için; pH 2, 4 g/L adsorbent dozu ve 30 dk, ticari AC için; pH 2, 5 g/L adsorbent dozu ve 90 dk, üçlü karışım için; pH 2, 20 g/L adsorbent dozu ve 60 dk olduğu belirlenmiştir. Kinetik verilerin üçlü karışımda birinci, yeni AC ve ticari AC'de ise 2. derece kinetik eşitliklere uyduğu tespit edilmiştir. Her bir adsorbent için aktivasyon enerjilerinin sırasıyla 19.499, 37.956 ve 69.24 kJ/mol olduğu hesaplanmıştır. Veriler Cr(VI) hadsorpsiyonunun Langmuir izotermine uyduğunu, termodinamik parametreler ise adsorpsiyonun eksotermik davranış gösterdiği ve kendiliğinden bir mekanizmayla meydana geldiğini göstermiştir.
Hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile çay tesis atıkları ve badem kabuklarından aktif karbon üretimi
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, Rize-ÇAYKUR tesislerinden temin edilen çay tesis atıkları ve Elazığ- İçme yöresinden alınan badem kabukları kullanılarak hidrotermal yöntemle aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, numuneler hidrotermal karbonizasyon (HTC) cihazında farklı süre ve sıcaklıklarda işleme tabi tutuldu. Elde edilen numunelerin SEM, EDX ve N2-BET analizleri yapıldı. Daha sonra hidrotermal karbonizasyon sonrası aktivasyon amacıyla numuneler farklı KOH/Hidrochar oranlarında hazırlanıp, kapaklı metal pota içerisinde kül fırınına yerleştirilmiş ve 600 oC ve 4 saat aktifleştirilmiştir. Fırından alınan ürünler, HCl çözeltisi içerisinde 1 saat bekletildikten sonra pH=4,5-5 oluncaya kadar saf su ile yıkanıp filtre edilmiştir. Filtre yüzeyinde kalan aktif karbon ürünü üzerinde metilen mavisi adsorbsiyonu, SEM, EDX ve BET analizleri gerçekleştirilmiştir. Metilen mavisi deneylerinde KOH/Hidrochar=1/1 olarak ayarlandıktan sonra aktifleştirilen A1 kodlu numunede ekstraksiyon verimi % 99,24 olarak hesaplanmıştır. Hidrotermal karbonizasyonla elde edilen numunelerin N2-BET analizleri yapıldı. Buna göre, KOH kullanmadan gerçekleştirilen HTC deneylerinde en yüksek yüzey alanı 200 oC 12 saat HTC işlemi gören Çay tesis atığı + Badem kabukları karışımı olan numuneden elde edildi ve yüzey alanı 20,50 m2/g olarak belirlenmiştir. Deneyler sonucunda, çay tesis atıklarının badem kabuklarına göre daha iyi karbonize olduğu ve metilen mavisi adsorbsiyonu deneylerinde daha yüksek ekstraksiyon verimlerinin elde edildiği görülmüştür. Aktivasyon işlemleri sonunda çay tesis atıklarından elde edilen ürünün yüzey alanı KOH/Hidrochar oranına bağlı olarak, 887,41 m2/g ve 874,77 m2/g olurken, badem kabuklarından elde edilen ürünün yüzey alanı 423,56 m2/g ve 335,05 m2/g olduğu görülmüştür. Hatta çay tesis atıklarıyla karıştırılan badem kabuklarının, aktivasyon işlemleri sonunda, elde edilen sonuç ürünün yüzey alanında azalmalara neden olduğu belirlenmiştir.
Determination of optimum conditions for the synthesis of activated carbon from walnut shell to be used in the removal of trace levels of Pb, Ni and Cr elements from polluted water
The goal of this thesis is to determine ppb levels of toxic elements like Cr, Ni and Pb. This is carried out by two steps 1- preparation of adsorbent (AC); 2- application to trace elements preconcentration. The first step procedure is worked by synthesize and characterize an environmentally- friendly adsorbent which has high adsorption capacity. This is achieved by choosing walnut shell which chemically modified it goes by H₂SO₄ sulfuric acid, after modification it goes under pyrolysis by (N₂) gas at (500-600 Cͦ); and so, the synthesis of activated carbon (AC). This process undergoes to the first step for preconcentrating of toxic elements by using different pH(3-6) with the same concentration for removing or decreasing the levels of these elements in contaminated water. This step was performed by determining the optimum condition such as optimum pH and optimum contact time for Cr, Ni and Pb trace elements. This procedure was carried out by the model solution and measurements were carried out by inductively coupled plasma -mass spectrometry (ICP-MS). The optimum pH was was found to be 6 for Pb, Ni and Cr. The optimum contact time was 45min for both Pb; Cr and Ni. Also characterization of AC were carried out by FTIR . Scanning electron microscope (SEM) device used for investigating the shape of surface of obtained AC and found that there are many holes and cave types found in the surface. as a result, the surface area has absolutely increased that are available for the adsorption. Also BET instrument used for AC to investigate the extent of surface area available to the adsorbate which stated that activated carbon exhibits type I. the optimized technique was applied to determination of ppb levels of Pb, Ni and Cr in model solutions for contaminated water
Çeşitli yöntemlerle tarımsal atıklardan üretilen aktif karbonların karakterizasyonu ve kesikli sistemde boyar madde giderimine uygulanması
Bu çalışmada Reactive Black 5 ve Vat Yellow 33 'ün sulu ortamdan uzaklaştırılmasında tarımsal kaynaklı olan 8 farklı aktif karbon kullanılmıştır. Ayrıca ceviz kabuğu ve şeftali çekirdeğinden üretilen bu aktif karbonların özellikleri de belirlenmiştir.Üretilen bu aktif karbonlar içerisinden Reactive Black 5 ve Vat Yellow 33'ü adsorplama kapasitesi en yüksek olan ceviz ve şeftali hammaddelerinden elde edilen aktif karbonlarla kesikli sistemde adsorpsiyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Başlangıç pH'sının, boyar madde başlangıç konsantrasyonunun, süre ve sıcaklığın adsorpsiyon verimine etkileri araştırılmış, sıcaklığa bağlı olarak elde edilen denge verilerine Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri uygulanmıştır. Seçilen aktif karbonlar ile gerçekleştirilen Reactive Black 5 ve Vat Yellow 33 adsorpsiyonun en iyi Langmuir modeline uyum sağladığı bulunmuştur. 30 oC'de ŞF 700 ve CF 700 ile gerçekleştirilen Reactive Black 5 adsorpsiyonunda Langmuir adsorpsiyon kapasitesi 61,35 mg/L - 42,86 mg/ L, ŞK 700 ve CK 700 ile gerçekleştirilen Vat Yellow 33 adsorpsiyonunda Langmuir adsorpsiyon kapasitesi 95,24 mg/L ? 75,76 mg/L olarak hesaplamıştır.Kesikli sistemde gerçekleştirilen boyar madde adsorpsiyonunda hız kontrol basamağını belirlemek amacıyla dış kütle transfer katsayıları ve iç difüzyon katsayıları belirlenmiştir. Ayrıca boyar madde adsorpsiyonunda, adsorpsiyon kinetiğini incelemek üzere deneysel verilere birinci ve ikinci mertebe pseudo kinetik modeller uygulanarak, her bir sistem için kinetik sabitler hesaplanmıştır. Yapılan adsorpsiyon prosesleri için en uygun modelin pseudo ikinci mertebe kinetik model olduğu tespit edilmiştir. Bu modelden elde edilen hız sabitleri kullanılarak Arrhenius eşitliğinden hesaplanan aktivasyon enerjileri 5,59 kj/mol - 16,75 kJ/mol arasında değişmektedir. Langmuir enerji sabiti kullanılarak termodinamik parametreler hesaplanmış ve adsorpsiyon prosesinin endotermik olduğu tespit edilmiştir.Deneysel çalışmada elde edilen veriler kullanılarak yapay sinir ağlarının adsorpsiyon veriminin tahmin edilmesinde uygulanabilirliği araştırılmış ve elde edilen sonuçlar deneysel verilerle ile karşılaştırılmıştır. YSA modeli olarak geriye yayılımlı çok katmanlı YSA kullanılmıştır. YSA modelinin performansı orta katmandaki nöron sayısı, giriş sayısı, öğrenme katsayısı gibi parametreler değiştirilerek ayarlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Aktif Karbon, Adsorpsiyon, Boyar Madde, İzoterm, Kinetik, Yapay Sinir Ağları.
Şeker pancarı küspesinden aktif karbon elde edilmesi ve karakterizasyonu ve Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonunda kullanılması
ÖZET Yüksek Lisans Tezi Şeker Pancarı Küspesinden Aktif Karbon Elde Edilmesi, Karakterizasyonu ve Cu(II) İyonlarının Adsorpsiyonunda Kullanılması Muhammet Şaban TANYILDIZI Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı 1999, Sayfa 77 Atık su sistemlerinden ağır metallerin adsorpsiyonla uzaklaştırılmasında en çok kullanılan adsorbentlerden biri aktif karbondur. Aktif karbon ticari olarak odun, antrasit, linyit ve bitümlü kömürler gibi karbon içeriği yüksek maddelerden üretilmekle birlikte, badem ve kayısı çekirdeklerinin kabuklan, fındık ve hindistan cevizi kabukları, zeytin, şeftali ve üzüm çekirdekleri ile şeker kamışı bağası gibi bazı tarımsal yan ürünlerin de aktif karbon üretiminde kullanıldığı çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmada şeker endüstrisinin yan ürünü olan pancar küspesinin karbon dioksit akımında karbonize edilmesi ile aktif karbon üretimi amaçlanmıştır. Ayrıca hazırlanan aktif karbon örneklerinin bazı karakteristikleri belirlendikten sonra bu örnekler sulu çözeltilerden Cu(ü) iyonlarının adsorpsiyonunda kullanılmıştır. Karbonizasyon işlemi 50 gram pancar küspesinin sabit bir yatakta 15 ile 120 dakika arasında değişen sürelerde farklı sıcaklıklarda (350-750 °C) tutulması ile gerçekleştirildi. Pancar küspesinden aktif karbon elde edilme verimi karbonizasyon sıcaklığına ve süresine bağlı olarak azalmaktadır. Aktif karbon örneklerinin kül içeriği oldukça yüksektir. Hazırlanan aktif karbon örneklerinin sulu süspansiyonlarının pH'sı 8.55 -11.0n arasında değişmektedir ve yüksek sıcaklıkta uzun süreli karbonizasyonla elde edilen örneklerin pH değeri daha baziktir. Farklı şartlarda elde edilen aktif karbon örneklerinin iyot sayılan, karbonizasyon şartlarına bağlı olarak düzenli bir değişim göstermemektedir. Pancar küspesinin 400 °C'de 120 dakika süre ile karbonizasyonundan elde edilen aktif karbon örneğinin iyot sayısı 417.2 mg-Vg'dır. Bu tayin edilen en yüksek iyot sayısı değeridir. Elde edilen aktif karbon örneklerinin fenol adsorpsiyonu ile tayin edilen yüzey alanları karbonizasyon süresi ve sıcaklığı ile artmaktadır. Aktif karbon örneklerinin karbon içeriği karbonizasyon sıcaklığı ve süresine bağlı olarak azaldığı halde asitte çözünmeyen inorganik madde miktarı artmaktadır. Hazırlanan aktif karbon örnekleri ile Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonunun incelendiği deneylerde, en etkin gidermenin pancar küspesinin 750 °C'de 120 dakika süre ile karbonizasyonundan elde edilen aktif karbon örnekleri (A-120-750) ile sağlandığı belirlenmiştir. Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonu için optimum pH 5.30 olarak belirlenmiştir. Bu pH'da 50 mg/1'lik bakır çözeltisinin 1 g/l dozunda aktif karbonla 180 dakika süre ile oda sıcaklığında temas ettirilmesi sonucunda mevcut bakırın % 72.0'si giderilmiştir. Aynı şartlarda pH'mn 7.8'e çıkarılmasıyla bakır iyonlarının tamamı giderilmiştir. Ancak pH'mn 5.30'dan daha yüksek olduğu ortamlarda Cu(II) iyonları hidroksit halinde çökeceğinden, diğer adsorpsiyon parametreleri ile ilgili deneyler pH 5.30'da gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon prosesi için dengelenme süresi 180 dakika olarak tespit edilmiştir. Aktif karbon dozunun artırılmasıyla adsorpsiyon veriminin arttığı ve 3 g/l dozunda aktif karbonun (A-120-750) kullanılmasıyla 50 mg/l'lik çözeltideki bakırın % 99.6'sı giderilmiştir. Diğer taraftan 20, 40 ve 60 °C'de yapılan deneylerinin sonuçlan Langmuir ve Fruendlich izotermlerine uygulanmıştır. Hesaplanan izoterm sabitlerinden, bakır adsorpsiyon veriminin sıcaklıkla arttığı belirlenmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesinin (qmax) 20, 40 ve 60 °C'deki değerleri sırasıyla 63.69, 74.63 ve 78.12 mg/g olarak tespit edilmiştir. Kf'in değerleri qmax'a göre düşük olmakla birlikte, sıcaklıkla daha belirgin bir şekilde artmaktadır. Proses için entalpi değişimi, incelenen sıcaklık aralığında 8373.2 j/mol olarak hesaplanmıştır. Prosesin serbest enerji değişimi negatiftir ve değeri sıcaklığa bağlı olarak 21.1 1 ile 25.14 kj/mol arasında değişmektedir.m Sonuç olarak pancar küspesinden hazırlanan aktif karbonla sulu çözeltilerden Cu(II) iyonlarını etkili bir şekilde uzaklaştırmak mümkündür. İzoterm eşitliklerinden hesaplanan adsorpsiyon kapasitelerinin yüksek olması yukarıdaki düşünceyi teyit etmektedir. Ancak, karbonizasyon işlemlerinin yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi maliyet yönünden önemli bir dezavantaj olarak değerlendirilebilir. Anahtar Kelimeler: Aktif karbon, Bakır, Adsorpsiyon, Şeker pancarı küspesi.
Evaluation of industrial sludge produced from textile and leather industrial wastewater in energy and environmental applications
In this study, catalytic (y-zeolite and activated alumina) and non-catalytic pyrolysis properties of sludge obtained from the biological treatment of leather and textile industrial wastewater plants were investigated by different methods. Iso-conversional model-free methods, such as Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), Flynn-Wall-Ozawa (FWO), and Friedman were utilized to evaluate the kinetic and thermodynamic parameters. The calculated average E_a (activation energy) values of catalytic and non-catalytic pyrolysis with y-zeolite and activated alumina (Al2O3) were determined to be in the range of 170.63-182.77, 117.78-123.1 and 129.32-135.92 kJ/mol, respectively. GC/MS analyses showed that the oil obtained from the non-catalytic procedure was rich in fatty acids, steroidal compounds, and N-compounds. Activated alumina was very effective in removing nitrogen containing compounds from the oil. On the contrary, y-zeolite promoted de-oxygenation and de-acidification reactions and, as a result, the oil became rich in alkanes and alkenes which improved its quality as a fuel. As a result, y-zeolite can be used as an effective catalyst to improve the decomposition rate of sludge, and to upgrade the pyrolytic oil. of the experimental studies, activated carbon was produced at different carbonization temperatures and saturation rate to evaluate the solid product obtained by the pyrolysis of the sludge. For this purpose, a two-factor experimental design method, 4-level carbonization temperature and 2-level saturation ratio, was carried out. In the second stage, to evaluate the solid residue of sludge an activated carbon were produced at different carbonization temperature and different impregnation rate, for this reason a full factorial experiment was designed with two factors which are carbonization temperature with 4 levels and impregnation ratio with 2 levels. As a result, Carbonization temperature (℃) was the most effected factors on surface area by 69.07 % contribution. Therefore, surface area increased with the increase of the temperature until achieved the maximum at 550 ˚C then decreased with the increasing of the temperature.
Production, characterization, and evaluation of high porous and flexible carbon fabric from denim waste fabric as a resin reinforced composite material
The need for alternative materials in the world increases together with the need for light, high strength, and many unique features used in different sectors are also increasing. Carbon-based material-reinforced composites, which maintain their place among composite materials and whose research, and applications are increasing every year; they are resistant to thermal shocks, have high strength, are lightweight, and have low density. The biggest disadvantage of carbon fiber reinforced composite materials is the high raw material and production costs. Evaluation of waste management for the production of materials that are so important to the world is the basis for high savings in possible costs. In this study, flexible activated carbon cloth (ACC) that can be used as an alternative to high-cost carbon fiber/resin composites were produced by applying carbonization and chemical activation processes to waste denim fabrics in the textile industry. For production, it has been tried with different techniques and parameters in the literature, and in this way, the optimum production conditions have been determined by applying characterization studies. Activated carbon cloths obtained were used to strengthen a construction structure. When the results were evaluated, flexible activated carbon cloth produced from the waste of cotton denim was seen as a low-cost, environmentally friendly alternative effective material to be used as a carbon/resin composite material.
Biyokütleden elde edilen aktif karbonların yüksek performanslı süperkapasitör uygulamaları
Günümüzde artan enerji talebi, fosil yakıtların hızla tükenmesi ve çevresel sorunlar, toplumu yeni enerji üretim yolları bulmaya ve üretilen enerjiyi verimli bir şekilde depolamaya yöneltmiştir. Umut veren enerji depolama cihazları arasında yerini alan süperkapasitörler hızlı şarj/deşarj kabiliyeti, yüksek güç yoğunluğu ve uzun çevrim ömrü gibi ilgi çeken özelliklere sahiptir. Yüksek gözeneklilik ve yüzey alanı, iyi elektrik iletkenliği gibi özellikleri nedeniyle karbon temelli malzemeler süperkapasitör uygulamalarında büyük ilgi görmektedir. Bu çalışma kapsamında süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılmak üzere nar posasından aktif karbonlar üretilmiştir. Üretilen farklı özellikteki aktif karbonların elektrokimyasal performansları incelenmiştir. Farklı gözenek yapıları ve yüzey alanlarına sahip aktif karbonlar elde etmek için KOH ve ZnCl2 aktivasyon araçları ile farklı doyurma oranları ve sıcaklıklarda kimyasal aktivasyon yöntemiyle üretim yapılmıştır. Üretilen aktif karbonların yapısal ve morfolojik özellikleri, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermi (BET yüzey analizi), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier transform kızılötesi (FTIR) spektroskopisi kullanılarak araştırılmıştır. Hazırlanan elektrotların ise elektrokimyasal analizleri döngüsel voltametri (CV), empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj-deşarj (GCD) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda 500 °C'de 1:1 (ZnCl2/Nar posası, w/w) oranında üretilen aktif karbon 1384 m2/g ile en yüksek yüzey alanını göstermiştir. Elektrokimyasal testler sonucunda, yüksek mikro gözenekli alana sahip elektrot malzemesi ile, iletkenlik arttırıcı olarak Süper P Karbon siyahı kullanarak 6 M KOH elektrolitte 0.1 A/g'de 201 Fg-1'lik mükemmel spesifik kapasitans değerine ulaşılmıştır. Bu sonuçlar, nar posasından üretilen aktif karbonların süper kapasitör uygulaması için umut verici bir malzeme olduğunu göstermiştir.
Atık selülozik ipliklerden üretilen karbonlu malzemelerin viskon kumaşın konfor özelliklerine etkisinin incelenmesi
Döngüsel ekonomi kavramında atıklar, yeni süreçler için hammadde kaynağı olarak kabul edilmektedir. Tekstil sektöründe üretim sırasında ortaya çıkan selülozik tekstil atıklarının termal dönüşüm yöntemlerinden olan karbonizasyonu sonucunda biyokarbon ve aktif karbon gibi katma değerli ürünler elde edilmektedir. Bu çalışma kapsamında viskon iplik atıklarına 600oC sıcaklıkta karbonizasyon işlemi ile biyokarbon ve yine 600oC sıcaklıkta kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma amacıyla ticari aktif karbon da kullanılmıştır. Tüm karbonlu malzemelerin nem, kül, uçucu madde ve sabit karbon miktarları belirlenmiş, karakterizasyonları için enstrümantal teknikler kullanılmıştır. Parçacık boyutu 25 µm altında olan karbonlu malzemelerin kumaşa uygulanmasında daldır-kurut yöntemi kullanılmıştır. Farklı derişimlerde hazırlanan daldırma çözeltileri kullanılarak kaplanan kumaşların karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Karbon kaplamanın kumaşların konfor özelliklerine etkisinin incelenmesi için kumaşlara ısıl iletkenlik katsayısı, suya batma ve su damlası testleri uygulanmıştır. Termal açıdan incelendiğinde biyokarbon ve aktif karbonun viskon kumaşın bağlayıcı kimyasal ile beraber ısı iletkenlik katsayısını azalttığı, ticari aktif karbonun ise arttırdığı saptanmıştır. Su testleri sonucunda viskon kumaşa göre karbon kaplanan kumaşların daha hidrofobik özellikte olduğu, en iyi sonucun aktif karbon kaplanan viskon kumaş ile sağlandığı görülmüştür.
Bazı bitkisel posalardan nano-gözenekli aktif karbonlar üretilmesi ve bazı adsorpsiyon uygulamalarında kullanılabilirliğinin incelenmesi
Bu doktora çalışmasının temelini, sahip olduğu yüksek yüzey alanı ve gözenekliliğinden dolayı geçmişten günümüze önemini hiç kaybetmeden koruyan aktif karbonların hazırlanması çalışmalarına katkı sağlamak amacıyla yeni tür ucuz aktif karbonların hazırlanması oluşturmaktadır. Aktif karbonların ucuz, bol miktarda ve kolay bulunabilen, endüstriyel faaliyetler sonucu oluşan atık değeri yüksek bitkisel hammaddelerden elde edilmesi son yıllarda bu alandaki çalışmaların merkezinde yer almaktadır. Bunun için, atık değeri yüksek, temin edilmesi kolay ve ekonomik olan üç farklı bitkisel posadan yeni tür nano-gözenekli aktif karbonların hazırlama koşullarının optimize edilmesi ve onların bazı fiziksel ve kimyasal yöntemlerle karakterizasyonu amaçlanmıştır. Bu amaçla, aktif karbonların hazırlanmasında gıda endüstrisinde işlenme aşamalarından sonra yüksek miktarda oluşan üzüm, domates ve harnup (keçiboynuzu) posaları gibi endüstriyel tarımsal atıklar hammadde olarak seçilmiştir. Seçilen posaların aktif karbon hazırlanmasına uygunluklarını tespit etmek amacıyla bileşen, proksimate, ultimate ve termogravimetrik analizleri gerçekleştirilmiştir. Aktif karbonları hazırlamaya uygun oldukları analizlerle desteklenen posalarla aktif karbonların hazırlanmasında ZnCl2 ile kimyasal aktivasyon yöntemi tercih edilmiştir. Aktif karbonları hazırlama koşullarının optimize edilmesi için azot gazı ortamında sırasıyla aktivatör emdirme oranı, karbonizasyon/aktivasyon sıcaklığı ve karbonizasyon/aktivasyon süresi etkileri incelendi. Optimum hazırlama koşulları olarak emdirme oranı, karbonizasyon/aktivasyon sıcaklığı ve süresi sırasıyla 6:1 gZnCl2/gposa, 600oC ve 1 saat olarak belirlendi. Belirlenen optimum koşullarda hazırlanan aktif karbonların fizikokimyasal özellikleri; yüzey alanı ve gözenek boyut dağılımları, FT-IR, XRD, SEM, proksimate ve ultimate analizler ile Boehm titrasyonu ve yüzey sıfır yük ölçümleri gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemlerle karakterize edildi. Ayrıca, kimyasal aktivatör etkisini gözlemlemek için ZnCl2 kullanmadan azot atmosferinde belirlenen optimum koşullarda (600 oC ve 1 saat) karbonize edilerek biyokarbonlar ve yine belirlenen optimum koşullarda (600 oC ve 1 saat) karbonizasyon sonucu elde edilen biyokarbonların 800 oC'ta CO2 ile yapılan fiziksel aktivasyonu sonucu fiziksel aktive edilmiş aktif karbonlar hazırlandı. Hazırlanan biyokarbonlar ve fiziksel aktif karbonların yüzey alanı ve gözenek boyut dağılımları analiz edilerek karakterize edildi. Hazırlanan optimal aktif karbonların sulu çözeltiden adsorplama yeteneklerini test etmek üzere tekstil endüstrisinde sıklıkla kullanılan farklı iyonik karakterli boyarmaddeler olan malahit yeşili ve kongo kırmızısı ile ilaç endüstrisinde yaygın olarak kullanılan antibiyotik grubunun önemli bir üyesi olan tetrasiklin adsorplanan olarak kullanıldı. Uzaklaştırma verimlerini optimize etmek için çözelti pH'ı, adsorplayıcı dozu, adsorplanan başlangıç derişimi ve denge süresi, iyonik şiddet (tuz) ve sıcaklık etkileri gibi çeşitli parametrelerin etkileri incelendi. Belirlenen optimum adsorpsiyon koşullarında kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirildi. Yapılan kinetik ve izoterm çalışmalarından, adsorpsiyonlarının kısa sürede, yüksek derişimlerde ve yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiği gözlenmiştir. Aynı zamanda hazırlanan biyokarbon ve fiziksel aktif karbonlarla optimal aktif karbonların maksimum adsorpsiyon sıcaklıklarında, performans kıyaslaması için adsorpsiyon çalışmaları gerçekleştirildi. Ayrıca, hazırlanan optimal aktif karbonların yeniden kullanılabilirliğini tespit etmek için değişik eluentler ile adsorpsiyon-desorpsiyon periyot çalışmaları yapıldı. Yapılan çalışmalar doğrultusunda elde edilen sonuçlar, ülkemizde bol miktarda atık durumunda bulunan ve ilk kez tarafımızdan bu tez kapsamında seçilen üzüm, domates ve harnup (keçiboynuzu) posalarının aktif karbon hazırlamada hammadde olarak kullanılabileceğini, bunlardan elde edilen optimal aktif karbonların gözenek karakteristikleri, çözeltiden farklı kirleticileri adsorplama performansları ve üretim maliyet analizlerinden ucuz ve yüksek adsorplama kapasiteli ticari aktif karbon üretiminde kullanılması için önerilebileceğini göstermiştir. Not: Üzüm posası ve ondan elde edilen optimal aktif karbonunun karakterizasyonuna ilişkin kısmı "Conversion of grape industrial processing waste to activated carbon sorbent and its performance in cationic and anionic dyes adsorption" ismiyle "Journal of Cleaner Production" dergisinde yayınlanmak üzere dergi tarafından kabul edildi. Anahtar kelimeler: Endüstriyel tarımsal atıklar, aktif karbon, Malahit yeşili, Kongo kırmızısı, Tetrasiklin, kinetik, izoterm, termodinamik, desorpsiyon.
Aktif karbonla sulu çözeltiden bazı ağır metallerin adsorbsiyon kinetiği ile izotermlerinin incelenmesi ve diğer bazı adsorblayıcılarla yüzde adsorbsiyon sonuçlarının karşılaştırılması
ÖZET Bu çalışmada, sulu çözeltiden bazı ağır metallerin (MnS04.H20, FeS04.7H20, NİSO4.7H2O ve CuS04.5H20) çeşitli adsorplayıcılarla uzaklaştırılması incelendi. M- 2514, chitosan ve agar adsorplayıcılar olarak kullanıldı. M-2514 ile ağır metallerin denge temas süreleri sırasıyla 4 gün, 2 gün, 2 gün ve 1.5 gün ve adsorpsiyon hız sabitleri sırasıyla 0.0017 s"1, 0.0209 s"1, 0.0308 s"1 ve 0.0395 s"1 olarak bulundu. Bu ağır metallerin adsorpsiyon izotermlerinin Freundlich adsorpsiyon izotermine uydukları görüldü. Freundlich den Meminin k sabitleri sırasıyla 0.0574, 0.9052, 0.5256 ve 2.3940 ve n sabitleri sırasıyla 1.3393, 1.3934, 2.2573 ve 2.5786 olarak bulundu. Ayrıca, M-2514, chitosan ve agar ağır metallerin yüzde uzaklaştırılma verimlerine göre karşılaştırıldı. 24 saat ve 200 ppm sırasıyla her bir ağır metal iyonunun temas süresi ve başlangıç konsantrasyonu olarak seçildi. Bu karşılaştırmada aşağıdaki sıra elde edildi; mangan için agar > aktif karbon > chitosan, demir için chitosan > aktif karbon > agar, nikel için chitosan > aktif karbon > agar ve bakır için chitosan > aktif karbon > agar.