Biyokütleden aktif karbon üretimi ve adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, karaçam ağacı talaşından fosforik asitle kimyasal aktivasyon metoduyla aktif karbon üretilmiş ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Emdirme oranı (2:1, 3:1, 4:1) ve karbonizasyon sıcaklığı (400, 500, 600oC) gibi süreç değişkenlerinin, üretilen aktif karbonların BET yüzey alanı, gözenek hacmi, ortalama gözenek çapı ve gözenek boyut dağılımı gibi yapısal özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. BET, elementel, FT-IR, SEM ve STA-TG/DTA analizleri ile aktif karbonların yapısal özellikleri belirlenmiştir.Optimum koşullarda üretilen aktif karbon 4:1 emdirme oranında ve 400oC karbonizasyon sıcaklığında üretilmiştir. Üretilen aktif karbonun yüzey alanı 1378 m2/g olarak belirlenmiştir. Elde edilen aktif karbon, çözeltiden metilen mavisi gideriminde kullanılarak çeşitli parametrelerin (pH, sıcaklık, başlangıç derişimi, adsorban miktarı ve temas süresi) adsorpsiyon üzerine etkisi incelenerek adsorpsiyon süreci için optimum koşullar araştırılmıştır. Maksimum adsorpsiyon kapasitesinin 125 mg/g olduğu belirlenmiştir.Çalışmada ayrıca, adsorpsiyon kinetiği, izoterm ve termodinamik (ΔH°, ΔS°, ΔG°) parametreler incelenmiştir. Metilen mavisi adsorpsiyon kinetiğinin sözde II. mertebe eşitliğine, denge izotermleri Langmuir eşitliğine uymaktadır. Elde edilen sonuçlar, karaçam ağacı talaşından elde edilen aktif karbonların atıksudan metilen mavisini uzaklaştırma amacıyla kullanılabileceğini göstermektedir.

In this study, production of activated carbon and characterization was carried out from black pine sawdust with phosphoric acid chemical activation. The effects of process variables such as impregnation ratio (2:1, 3:1, 4:1) and carbonization temperature (400, 500, 600oC) on structural characteristic like BET surface area, pore volume, average pore size, pore size distribution of produced activated carbon. Structural properties of activated carbons were determined via BET, elemental, FT-IR, SEM, STA-TG/DTA analyses. Activated carbon produced at optimum conditions was produced at 400oC and impregnation ratio of 4:1. Surface area of produced activated carbon under these conditions has been determined as 1378 m2/g. Optimum conditions for adsorption process were determined by using of obtained activated carbon from optimum conditions for removal of methylene blue from aqueous solution, studying adsorption properties under various conditions (pH, temperature, initial concentration, adsorbent dosage, contact time). It has been determined that the maximum adsorption capacity is 125 mg/g.In this study also adsorption kinetics, isotherm and thermodynamic parameters (ΔH°, ΔS°, ΔG°) were investigated. Methylene blue adsorption kinetics were in agreement with the pseudo second order equation and equilibrium isotherms were in agreement with Langmuir equation. Results showed that, activated carbon produced from black pine sawdust can be used for removal of methylene blue from waste water.