Farklı biyokütlelerden karbondioksit kullanılarak karbon moleküler elek özelliğinde aktif karbon üretimi ve uygulamaları

Bu çalışmanın amacı, fiziksel aktivasyon yöntemi ile üç farklı biyokütleden karbon moleküler elek özelliğine sahip aktif karbon sentezlemek ve bu aktif karbonların adsorpsiyon özelliklerinin incelemektir. Bu çalışmada kullanılan biyokütleler ceviz kabuğu, antep fıstığı kabuğu ve şeftali çekirdeği kabuğu olup deneylerde işletmelerden alındığı şekli ile hiç bir ön işlem görmeden kulalnılmıştır. Biyokütleler önce 300-1000oC sıcaklık aralığında (100oC artışlarla) azot gaz akış hızı 100, 300 ve 500 ml/dak alınmış olup ısıtma hızı 10oC/dak. olarak alınmış ve karbonize edilmiştir. Tüm deneylerde numune maksimum sıcaklıkta 1 ssat süre ile bekletilmiştir. Karbonizasyon işleminde katı (char), sıvı ve gaz verimleri hesaplanmıştır. Yapılan değerlendirmede sıcaklık arttıkça katı verimi azalırken sıvı ve özellikle gaz verimi artmaktadır. Karbonize örnekler doğrudan alınarak (öğütme vb işlem yapmadan) 800 ve 900oC sıcaklıklarda karbondiaksit gazı kulalnılarak (100 ml/dak) fiziksel aktivasyon işelmine tabi tutulmuştur. Aktivasyonda ısıtma hızı 10oC/dak sabit alınmış olup maksimum sıcaklıkta 1 saat süre ile aktivasyon yapılmıştır. Gerek karbonizasyon gerekse aktivasyon işleminde oda sıcaklığına soğutulan numuneler fırından çıkartılmış ve deneylerde kullanılmıştır. Karbonizasyon işlemi sırasında kulanılabilir gözenek oluşnmadığı için tutarlı yüzey alanı değerleri elde edilememiştir. Karbonizasyonda genellikle yapı içerisindeki küçük birimler gaz ve/veya sıvı ürün olarak yapıdan ayrılmakta ve kısmi yapı düzenlenmesi sözk konusudur. Karbonizasyonda amaç işlem sonucu elde edilen sıvı ve gaz ürünlerin başta yakıt olarak ve endütriyel amaçlı kullanımıdır. Fiziksel aktivasyon sonucu en yüksek yüzey alanı antep fıstığı kabuğundan elde edilmiştir. Bu yüzey alanı antep fıstığı kabuğunun 600°C 100 ml/dk N2 karbonizasyonu ve 800°C 100 ml/dk CO2 aktivasyonuyla gerçekleştirilmiştir. Bu aktif karbonun yüzey alanı 857,13 m2/g olarak ölçülmüştür.Şeftali çekirdeği kabuğundaki en yüksek alan ise 500°C 100 ml/dk N2 karbonizasyon, 800°C 100 ml/dk CO2 ile yapılmıştır. Bu aktif karbonun yüzey alanı ise 686,74 olarak bulunmuştur.Ceviz kabuğundaki en yüksek yüzey alanı ise 800°C 100 ml/dk N2 karbonizasyonu ve 900°C 100 ml/dk CO2 aktivasyonu ile gerçekleştirilmiştir. Bu aktif karbonun yüzey alanı ise 720,41 m2/g olarak ölçülmüştür. Sentezlenen aktif karbonların adsorpsiyon kapasiteleri metilen mavisi kullanılarak hesaplandı. Ayrıca AFK8 ve CK11 kodlu numuneler için 3 farklı sıcaklıkta kinetik çalışma gerçekleştirilmiş olup bunların adsorpsiyon kinetiklerine bakılmıştır. Bu kinetik çalışmalara sonucu adsorpsiyonun yalancı 2.derece kinetik denklemine uyduğu görülmüş ve hesaplamalar yapılmıştır. Ayrıca bu numunelerin partikül içi difüzyon grafikleri çizilerek sınır tabaka kalınlığı hesaplanmıştır. Sentezlenen örneklerin mikroyapı ve morfolojileri x-ray difraksiyon (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier Transform İnfrared Spektrofotometresi (FTIR) ile çalışıldı. Elde edilen aktif karbonların yüzey alanları Bruneur – Emmet – Teller (BET) yöntemiyle hesaplandı. Density functional theory Plus (DFT Plus) gözenek dağılımları gözlemlendi.