Çeltik kabuğunun pirolizi ile elde edilen biyokömürün karakterizasyonu ve çevresel kirleticilerin gideriminde etkinliğinin araştırılması

Bu çalışmada, çeltik kabuğunun pirolizi sonucu elde edilen biyokömür (ÇKB) ürünü, bazik aktivasyon ajanı (KOH) kullanılarak, kimyasal olarak aktive edilmiştir. Aktivasyon işlemi ÇKB ürününün yüzey alanını arttırmak ve daha gözenekli bir adsorban (ÇKB-KOH) elde etmek için yapılmıştır. Ham çeltik kabuğunun karakterizasyonu TGA ve elementel analiz ile yapılırken, hazırlanan ÇKB-KOH ürünü SEM, BET ve FT-IR analizleri ile karakterize edilmiştir. ÇKB-KOH ürününün BET yüzey alanı ve gözenek hacmi değerleri sırasıyla 2.298 m2/g ve 0,812 cm3/g olarak ölçülmüştür. CO2 adsorpsiyon kapasitesi 25 °C sıcaklıkta termogravimetrik analiz yöntemi kullanılarak belirlenmiş olup, maksimum adsorpsiyon kapasitesi 152 mg/g olarak hesaplanmıştır. Elde edilen yüksek CO2 tutma kapasitesi, hazırlanan gözenekli karbon iskelet yapısına sahip aktif biyokömür ürününün küresel iklim değişikliğine sebep olan bu gazın giderimi için kullanılabilecek düşük maliyetli ve etkin bir adsorban olduğunu göstermiştir. Hazırlanan aktifleştirilmiş biyokömür ayrıca sulu çözeltiden metil kırmızısı (MK) boyarmaddesinin giderimi için kullanılmış ve pH, temas süresi, sıcaklık, başlangıç boyarmadde konsantrasyonu ve adsorban dozu gibi çeşitli çalışma parametreleri kesikli adsorpsiyon sisteminde optimize edilmiştir. Sulu çözeltilerden MK giderimi için optimum adsorpsiyon koşulları; pH = 6,0, T=25 °C, Co=50 mg/L ve adsorban dozajı 0,1 g/250 mL çözelti olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda 140 dakikada ulaşılan maksimum denge adsorpsiyon kapasitesi değeri 62,06 mg/g olup, ulaşılan maksimum MK giderim verimi ise %99,31 olarak hesaplanmıştır. Adsorpsiyon dengesinin matematiksel tanımı için Freundlich, Langmuir ve Temkin adsorpsiyon modelleri kullanılmıştır. Deneysel veriler Temkin izotermi ile en iyi uyumluluğu göstermiştir. Adsorpsiyon kinetiğini incelemek için yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve parçacık içi difüzyon kinetik modellerine ait mekanizmaların varsayımına dayanan adsorpsiyon modelleri deneysel verilere uygulanmıştır. Kinetik veriler, yalancı ikinci dereceden kinetik modele daha iyi uyum göstermiştir. Hesaplanan termodinamik parametreler, metil kırmızısı adsorpsiyonunun kendiliğinden, ekzotermik ve artan rastgelelik doğasını göstermiştir.