Şarap endüstrisi artığı üzüm saplarından aktif karbon eldesi ve karakterizasyonu

Aktif karbon; yüksek karbon içeriğine sahip maddelerden fiziksel ve/veya kimyasal aktivasyon işlemleriyle hazırlanan, yüksek yüzey alanı ve gözenek hacmine sahip adsorptif özelliği çok yüksek olan karbonlu bir adsorbenttir. Aktif karbon üretilecek malzemelerin maliyetinin yanında, uygulanan aktivasyon işlemlerinde kullanılan enerji ve kimyasallardan dolayı diğer adsorbentlere göre oldukça pahalıdır. 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; şarap endüstrisi artığı üzüm saplarından fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemleriyle farklı iki aşamada aktif karbon elde edilmiştir. Birinci aşamada; saf karbondioksit ve azot gazı atmosferinde farklı sıcaklık ve sürelerde fiziksel aktivasyonla, ikinci aşamada ise farklı ZnCl2/üzüm sapı oranlarında çinko klorürle farklı sürelerde kimyasal aktivasyona tabi tutulan üzüm saplarının saf karbondioksit ve azot gazı atmosferinde karbonizasyonuyla aktif karbonlar elde edilmiştir. Elde edilen aktif karbonlar; kül tayini, elementel analiz, partikül boyutu, BET yüzey alanı, gözenek dağılımı, FT-IR, TGA ve DTA gibi termogravimetrik analiz, iyot sayısı, Boehm titrasyonu ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. Hazırlanan en büyük yüzey alanına sahip aktif karbon örneğinin adsorplama etkinliğini ortaya koymak amacıyla, Cr(VI) içeren çözeltilerle adsorpsiyon deneyleri yapılmıştır. Adsorpsiyon deneylerinde sulu çözeltilerden Cr(VI)?nın giderilmesi üzerine; başlangıç pH?sı, adsorbent dozu, temas süresi, sıcaklık ve başlangıç Cr(VI) konsantrasyonunun etkileri incelenmiş, elde edilen sonuçlar adsorpsiyon izotermlerine uygulanmış ve elde edilen aktif karbonun Cr(VI) adsopsiyon kapasitesi hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, en iyi özelliklere sahip aktif karbon; ZnCl2/üzüm sapı oranı 2 olacak şekilde ZnCl2 ile 36 saat süreyle kimyasal aktivasyona tabi tutulan üzüm saplarının karbondioksit gazı atmosferinde, 700°C sıcaklıkta, 120 dk süreyle karbonize edilmesiyle elde edilmiştir. Bu şartlarda elde edilen aktif karbonun 1411 m2/g yüzey alanına sahip olduğu belirlenmiştir. 1411 m2/g yüzey alanına sahip aktif karbon ile yapılan Cr(VI) adsorpsiyonunda;100 mg/l konsantrasyonundaki Cr(VI) iyonlarını sulu ortamlardan gidermek için, en uygun pH, adsorbent dozu ve temas süresinin sırasıyla pH 2.5, 6 g/l ve 30 dk olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen aktif karbon, optimize edilen şartlarda ortamdaki Cr(VI)?nın % 91.37?sini gidermiştir. Cr(VI) adsorpsiyonunun Langmuir adsorpsiyon izotermine uyduğu ve 25?C?deki maksimum adsorpsiyon kapasitesinin ise 22.883 mg-Cr(VI)/g-aktif karbon olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Aktif karbon; Üzüm sapı; Adsorpsiyon, Aktivasyon; Yüzey alanı