Badem kabuğu ile kayısı ve şeftali çekirdeğinden hazırlanan ligno-selülozik karışımdan kimyasal aktivasyonla aktif karbon eldesi

ÖZET Aktif karbonlar; yüksek yüzey alanı, gözenek hacmi ve adsorptif özellikleri nedeniyle çevre, kimya, ilaç ve gıda endüstrisinde adsorbent, katalizör, katalizör destek malzemesi ve elektrot malzemesi olarak yaygın bir şekilde kullanılan malzemelerdir. Bu nedenle aktif karbona olan ihtiyaç günden güne artmaktadır. Aktif karbonlar yüksek karbon ve düşük inorganik madde içeriğine sahip materyallerden fiziksel ve/veya kimyasal aktivasyon işlemleriyle elde edilirler. Aktif karbonlar; kullanılan ham madde, aktivasyon metodu ve şartlarına bağlı olarak nispeten pahalı adsorbentlerdir. Yüksek maliyeti yaygın kullanımını sınırlandırmaktadır. Aktivasyonda uygulanan temel işlemler değiştirilemediğinden, daha düşük maliyetli aktif karbonlar elde edebilmek amacıyla, son zamanlarda ekonomik değeri olmayan veya çok düşük olan bitkisel artık ve atıkların bu amaçla kullanılabilirliği araştırılmaktadır. Bu çalışmada; tarım/gıda endüstrisinin birer artığı olan badem kabuğu ile kayısı ve şeftali çekirdeği karışımından hazırlanan üçlü hammaddeden fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemleriyle farklı iki aşamada aktif karbon elde edilmiştir. Birinci aşamada; saf karbondioksit atmosferinde farklı sıcaklıklarda fiziksel aktivasyonla, ikinci aşamada ise farklı ZnCl2/üçlü karışım oranlarında çinko klorürle, farklı süre ve sıcaklıklarda kimyasal aktivasyona tabi tutulan karışımın saf karbondioksit atmosferinde farklı sıcaklık ve sürelerde karbonizasyonuyla aktif karbonlar elde edilmiştir. Elde edilen aktif karbonlar; BET yüzey alanı, toplam gözenek hacmi, por çapı, kül içeriği, elementel analiz, pHzpc, FTIR, Boehm titrasyonu, termogravimetrik (TG) ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; fiziksel aktivasyonla tatminkar özelliklere sahip aktif karbonların elde edilemediği ancak ZnCl2 kimyasal aktivasyonuyla ticari aktif karbon özelliklerine sahip aktif karbonların elde edilebildiği belirlenmiştir. Özellikle impregnasyon oranı, süresi ve sıcaklığı ile karbonizasyon sıcaklığının aktif karbon özellikleri üzerinde önemli etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Üçlü ham madde karışımının 15/40 ve üzerinde ZnCl2/üçlü karışım oranında ZnCl2 ile 25°C'de 24 saat kimyasal olarak aktive edilip, 700°C sıcaklıkta, 60 dk süreyle karbonize edilmesiyle ticari özelliklere sahip aktif karbonlar elde edilmiştir. Bu şartlarda elde edilen aktif karbonların; 792.33 – 2073.04 m2/g arası BET yüzey alanı, 0.2302 – 1.0918 cm3/g arası toplam gözenek hacmi, 1.8332 – 2.4700 nm arası por çapı, % 0.16 - 0.30 arası kül içeriği, 5.68 – 6.59 arası pHzpc değerine sahip olduğu ve yüzeylerinde asidik fonksiyonel grupların baskın olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Aktif Karbon, Piroliz, Badem Kabuğu, Şeftali Çekirdeği, Kayısı Çekirdeği, Aktivasyon, Karbonizasyon