Mikrodalga yönteminin kullanılmasıyla çam kozalağından aktif karbon üretimi ve metilen mavisi adsorbsiyonu

Abstract

Endüstriyel uygulamaların birçoğu için vazgeçilmez olan aktif karbon, özellikle adsorpsiyon proseslerinde, su filtrelerinde, gaz maskelerinde ve savunma sanayindeki kullanımından dolayı büyük öneme sahiptir. Fakat hammadde maliyeti ve üretim proseslerinin yüksek enerji tüketimi gibi faktörler aktif karbon üretim maliyetini oldukça artırmaktadırlar.Bu tez çalışmasında, mevcut yöntemlere alternatif olarak geliştirilen mikrodalga aktivasyon yönteminin kullanılmasıyla çam kozalaklarından aktif karbon üretimi yapılmıştır. Çalışmada, granül haline getirilmiş olan çam kozalakları, ayrı ayrı kaplarda ve belirli konsantrasyonlarda (%10, %20, %30, %50, %70 ve %100) hazırlanmış olan çinkoklorür (ZnCl2) çözeltilerinde 24, 48 ve 72 saat sürelerince bekletilmiş vedaha sonra bu granüller süzdürülüp kurutulduktan sonra 100, 200, 300, 400, 500 ve 700 W değerlerindeki mikrodalga önişlemine ayrı ayrı tabi tutularak karbonizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, üretilenaktif karbonun adsorpsiyon kapasitesini belirlemek amacıyla metilen mavisi çözeltisi kullanılmıştır.Çalışma sonucunda, kimyasal aktivasyon, mikrodalga etkileşimi ve adsorbsiyon aşamalarında etkili olan parametreler incelenerek en uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Elde edilen ürünlerin karakterizasyonu için elementel analiz, yapısal ve morfolojik analizler (SEM), yüzey alanı (BET) ve gözenek boyut dağılımı analizlerigerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda ayrıca, çam kozalaklarından üretilen aktif karbonun yüksek yüzey alanı ve mezogözenek içeriğinden dolayı, sularda kirliliğe neden olan organik maddelerin gideriminde adsorbent olarak kullanılabileceği saptanmıştır. Böylece ülkemizde özellikle Karadeniz, Marmara ve Ege bölgelerinde yoğun olarak bulunan çam kozalaklarının aktif karbon üretiminde hammaddeolarak değerlendirilebileceği ve mikrodalga önişlemi ile gerçekleştirilen aktivasyon yönteminin biyokütleden aktif karbon üretimindeönemli bir etkiye sahip olduğu gözlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Adsorbsiyon, Aktif karbon, Çam kozalağı, Metilen mavisi, Mikrodalga.

Activated carbon, which is essential for many industrial applications, has great importance due to its use especially in adsorption processes, water filters, gas masks and the defense industry. However, the high cost of raw materials and energy consumption of production processes are the factors that greatly increase the cost of production of activated carbon.In this thesis, an activated carbon made from pine cones is produced by the use of microwave activation method developed as an alternative to existing methods. In the study, the granulated pine cones are subjected to zinc chloride (ZnCl2) solutions prepared in separate containers at certain concentrations (10%, 20%, 30%, 50%, 70% and 100%) and holded on as 24, 48 and 72 hours, and then after drying the granules, the carbonization was performed by the strain through 100, 200, 300, 400, 500 and 700 watts in the microwave pre-treatment individually. In the study, methylene blue solution was used to determine the adsorption capacity of produced activated carbon. In conclusion, the optimal working conditions were determined by examining chemical activation, microwave interaction and influential parameters of adsorption stages. For the characterization of the obtained products, Elemental analysis, structural and morphological analysis (SEM), surface area (BET) and a pore size distribution analysis were performed. And also it is determined that due to its high surface area and mesopore content, the activated carbon produced from pine cone can be used as adsorbents for the removal of organic matter which causes water pollution. Thus, it was observed that in our country, the pine cones, which are heavily available especially in the Black Sea, Marmara and Aegean regions, can be evaluated as the raw material in production of activated carbon from biomass, and the activation method carried out by microwave pretreatment has a significant effect in production of activated carbon.Key Words: Adsorption, Activated carbon, Pine cones, Methylene blue, Microwave.