Biyokütleden aktif karbon hazırlanması ve ağır metal uzaklaştırılması amacıyla kullanımı

Abstract

Tezin amacı, atık suntalam odun talaşından, sodyum hidroksit kullanılarak kimyasal aktivasyon ile 600 ve 800oC'de aktif karbonlar elde etmektir. Karbonizasyon sıcaklığı ve kullanılan kimyasal derişiminin aktif karbonların kimyasal yüzey özelliklerine etkisi incelenmiştir. Hem kimyasal derişim hem de karbonizasyon sıcaklığı aktif karbonların karakteristiklerine etki etmiştir. En yüksek yüzey alanı 600oC'de ağırlıkça %50 oranında sodyum hidroksit kullanılanımıyla elde edilmiştir. 800oC'de, sodyum hidroksit derişiminin artmasıyla aktif karbonların yüzey alanlarında artış meydana gelmiştir. Ağırlıkça %25 ve %100 sodyum hidroksit derişimlerinin uygulandığı deneylerde karbonizasyon sıcaklığının artmasıyla aktif karbonların yüzey alanlarında artış olmuştur. Ancak ağırlıkça %50 oranında sodyum hidroksit kullanılanımı ile karbonizasyon sıcaklığının artmasıyla aktif karbonların yüzey alanlarında azalma olmuştur. Elde edilen aktif karbonların dış yüzeyleri şekilsiz ve heterojen yapılara sahiptir. Elde edilen aktif karbonlardan en yüksek Qdeğerine sahip olan aktif karbona sulu çözeltilerden Pb(II), Cd(II) ve Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Ortam pH'ının ve ortamdaki ağır metal iyonları derişimlerinin ağır metal iyonlarının adsorpsiyonuna etkisi incelenmiştir. Hem pH'ın hem de ağır metal iyonları derişimlerinin ağır metal iyonlarının adsorpsiyonuna etkisi olmuştur. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi için en uygun pH değeri 6.0 olarak bulunmuştur. Pb(II), Cd(II) ve Cu(II) için maksimum adsorpsiyon değerleri sırasıyla 16,44 mg/g, 17,03 mg/g, ve 2,17 mg/g olarak belirlenmiştir. Ağır metal iyonlarının adsorpsiyon davranışları Langmuir ve Freundlich izotermleri kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar Langmuir izotermiyle uyum göstermiştir.

The main purpose of the thesis is to obtain activated carbons from the pyrolysis of the waste melamine coated chipboard at 600 and 800 °C by chemical activation with NaOH. The effect of carbonization temperature and concentration of chemical reagent on the chemical-surface properties of the activated carbons was investigated. Both the concentration of activating reagent and the carbonization temperature affected characteristics of the activated carbons. The highest surface area was obtained at 600 °C with a 50wt.% concentration of sodium hydroxide. At 800 °C, the surface area of the activated carbons was increased by increasing the concentration of sodium hydroxide. For 25 and 100wt.% concentrations of sodium hydroxide, increasing the carbonization temperature produced an increase in surface area of the activated carbons. However, at the concentration of 50wt.% sodium hydroxide, as the carbonization temperature was increased, the surface area of the carbon decreased. The external surfaces of the activated carbons showed amorphousand heterogeneous structures. The activated carbon, which has the highest Q value was used in order to remove Pb(II), Cd(II) and Cu(II) ions from aqueous solutions. The effect of pH and heavy metal ion concentration on the adsorption of heavy metal ions onto the activated carbons were investigated. Both pH and heavy metal ion concentration affected adsorption of heavy metal ions onto the activated carbons. The optimum pH value was found as 6.0 for the maximum adsorption capability. The maximum adsorption capacities of the prepared activated carbons were 16,44 mg/g for Pb(II), 17,03 mg/g for Cd(II) and 2,17 mg/g for Cu(II), respectively. Behaviors of the heavy metal ions have been investigated with the use of both the Langmuir and Freundlich isotherms. The results were well fitted to the Langmuir isotherm.