Tarımsal yan ürünlerden kimyasal aktivasyon ile aktif karbon eldesi: Karakterizasyonu ve sulu çözeltiden katyon adsorpsiyonunun incelenmesi

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi TARIMSAL YAN ÜRÜNLERDEN KİMYASAL AKTİVASYON İLE AKTİF KARBON ELDESİ, KARAKTERİZASYONU VE SULU ÇÖZELTİDEN KATYON ADSORPSİYONUNUN İNCELENMESİ Eda Köseoğlu İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 93 + ix sayfa 2005 Danışman: Yrd Doç. Dr. Canan Akmil BAŞAR Bu çalışmada, tarımsal atık olan portakal kabuğundan, K2CO3, ZnCl2, H3BO3 ve SrCl2 ile kimyasal aktivasyonla aktif karbon hazırlanmıştır. İmpregnant/başlangıç materyal oranı 1:1 seçilmiştir ve impregne edilen örnekler 1 saat aktivasyon sıcaklığında tutulmuştur. Örneklerin yüzey alanı, karakterizasyonları ve gözenek özellikleri Micromeritics Tristar 3000 yüzey analizör ve Frourier Transform Infrared Spektroskopisi, X-Ray Diffraction, Diferansiyel Termal Analiz ve Termal Gravimetrik Analiz teknikleri kullanılarak tespit edilmiştir. Yüksek yüzey alanlı aktif karbonların, metilen mavisi, melanoidin ve iyot sayısı değerleri tespit edilmiştir. Yüksek yüzey alanı, K2CO3 ile 950 ºC, ZnCl2 ile 500 ºC, H3BO3 ile 600 ºC' de ve SrCl2 ile 600 ºC elde edilmiştir. Elde edilen aktif karbonlar genellikle grafitik yapıya sahiptir ve aktivasyon sıcaklığının artışıyla aromatikleşmektedir. Aktif karbonların fonksiyonelliği impregnanta ve aktivasyon sıcaklığına bağlı olarak değişmektedir. ZnCl2, H3BO3 ve SrCl2 ile aktivasyonda yüksek verim değerleri gözlenmiştir. ZnCl2 ile elde edilen aktif karbonlar düşük kül içermektedir. Tüm aktif karbonlar içinde yüksek yüzey alanlı OSKC95 kodlu aktif karbon ile sulu çözeltiden Zn+2 iyonu adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Sulu çözeltiden Zn+2 iyonu adsorpsiyon verimi üzerine aktif karbon miktarı, adsorpsiyon temas süresi, pH ve Zn(II) katyonu başlangıç derişimin etkisi incelenmiştir. OSKC95 kullanılarak yapılan Zn+2 iyonu adsorpsiyonu, OSKC95'in, belirlenen şartlarda sulu çözeltiden Zn+2 iyonlarının uzaklaştırılması için etkili olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Portakal kabuğunun, uygun kimyasal kullanılmasıyla aktif karbon üretimi için uygun bir başlangıç materyali olduğu söylenebilir. ANAHTAR KELİMELER: Portakal kabuğu, kimyasal aktivasyon, aktif karbon, yüzey alanı, XRD, DTA, FTIR, TGA

ABSTRACT MSc. Thesis THE CHARACTERIZATION OF ACTIVATED CARBONS PREPARED FROM AGRICULTURE SIDE PRODUCT WITH CHEMICAL ACTIVATION AND THE INVESTIGATION OF CATION ADSORPTION FROM AQUEOUS SOLUTION Eda Köseoğlu İnönü University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering 93 + ix pages 2005 Supervisor: Assist. Prof. Dr. Canan Akmil BAŞAR In this study, activated carbons were prepared from the agricultural waste orange peel by a chemical activation with K2CO3, ZnCl2, H3BO3 and SrCl2. The impregnant/starting material ratio was selected as 1:1 and the impregnated samples were hold at the activation temperatures for 1 hour. The surface area, pore properties and the other characterization of the samples were determined by using Micromeritics TriStar 3000 surface analyzer and Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-Ray Diffraction, Differential Thermal and Thermogravimetric Analysis techniques. Methylene blue, melanoidine and iodine number values of the activated carbons with high surface area were determined. High surface area was obtained at 950 ºC with K2CO3, 500ºC with ZnCl2, 600 ºC with H3BO3 and SrCl2. Prepared activated carbons had generally graphitic structure and aromatized with increasing activation temperature. The functionality of activated carbons was varied depending on impregnant and activation temperature. High yield values were observed at activation with ZnCl2, H3BO3 and SrCl2. Activated carbons prepared with ZnCl2 had very low ash content. Zn+2 ions adsorption from aqueous solution was carried out with activated carbon coded as OSKC95 having the highest surface area among the all activated carbons. The effect of active carbon dosage, adsorption contact time, pH and initial Zn+2 ions concentration on the adsorption efficiency of Zn+2 ions from the aqueous solution were investigated. Zn+2 ions adsorption studied by using OSKC95 was shown that OSKC95 could be used effectively for removal of Zn+2 ions from aqueous solution at pre-determined conditions. It may be said that orange peel would be suitable starting material for preparing activated carbons by using suitable impregnant. KEY WORDS: Orange peel, chemical activation, activated carbon, surface area, XRD, DTA, FT-IR, TGA.