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.