Portakal (Citrus sinensis L.) küspesinden üretilen aktif karbonun sulu çözeltilerden reaktif boyar madde adsorpsiyonunda kullanımı

Aktif karbon en yaygın kullanılan adsorbenttir. Yüksek yüzey alanı ve gözenek hacmi sayesinde ağır metallerin, organik bileşiklerin, boyar maddelerin sulu çözeltilerden giderilmesinde kullanılır. Ancak aktif karbonun fiyatı yüksektir. Fiyatın yüksek olması kullanımını sınırlamakta ve düşük maliyetli adsorbent arayışına yol açmaktadır. Son zamanlarda, tarım ve orman atıklarından aktif karbon üretimine olan ilgi artmaktadır. Bu çalışmada, aktif karbon meyve suyu endüstrisi atığı olan portakal (Citrus sinensis L.) küspesinden çinko klorür (ZnCl2) ile kimyasal aktivasyon sonucu üretilmiştir. Portakal küspesi çinko klorür ile 3:1 oranında karıştırılmıştır. Çinko klorür emdirilen örneğin aktivasyonu 500ºC'de, 5ºC/dk ısıtma hızında, 200-300 cm3/dk azot gazı akışı altında gerçekleştirilmiş ve son sıcaklıkta 2 saat tutulmuştur. Elde edilen aktif karbonun BET yüzey alanı ve mikrogözenek hacmi sırasıyla 1779,48 m2/g ve 1383,20 m2/g'dır. Aktivasyon işlemi sonrası karbon içeriği artarken, hidrojen ve oksijen içeriği azalmıştır. Üretilen aktif karbon, sulu çözeltiden Orange 13 gideriminde kullanılmıştır. Adsorbent miktarının, çözelti pH'ının, sıcaklığın, başlangıç boyar madde konsantrasyonunun ve temas süresinin adsorpsiyon süreci üzerine etkisi incelenmiştir. Çeşitli denge izoterm modellerinin (Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich) ve kinetik modellerinin (yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece, partikül içi difüzyon) adsorpsiyon sürecine uygunluğu araştırılmıştır. Denge izotermleri, en iyi Langmuir denge izoterm eşitliği tarafından tanımlanmıştır. Adsorpsiyon kapasitesi 25, 35 ve 45ºC'de sırasıyla 147, 222 ve 263 mg/g'dır. Adsorpsiyon kinetiğinin, en iyi yalancı ikinci dereceden kinetik modeline uyduğu görülmüştür ve adsorpsiyon hızının partikül içi difüzyon ile birlikte film difüzyonu tarafından kontrol edildiği belirlenmiştir. Termodinamik parametreler (ΔHº, ΔSº, ΔGº) hesaplanmıştır. Pozitif entalpi değeri (ΔHº) adsorpsiyon sürecinin endotermik olduğunu, negatif Gibbs serbest enerji değeri (ΔGº) adsorpsiyon işleminin kendiliğinden gerçekleştiğini ve negatif entropi değeri (ΔSº) çözelti-adsorbent ara yüzeyindeki rastlantısallığın artışını göstermektedir. Sonuçlara göre, hazırlanan aktif karbonun sulu çözeltilerden Orange 13 giderimi için düşük maliyetli bir adsorbent olarak kullanılabileceği görülmüştür.