Kömür esaslı aktif karbon üretimi
Production of coal based activated carbon
- Tez No: 101412
- Danışmanlar: DOÇ.DR. REHA YAVUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Aktif karbon, Kömür, Linyit, Taş kömürü, Activated carbon, Coal, Lignite, Anthracite
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Aktif karbon, herhangi bir şekilde yapısal formül veya kimyasal analiz ile karakterize edilemeyen, oldukça yüksek gözenek ve iç yüzey yapışma sahip karbonlu malzeme olarak tanımlanabilmektedir. Aktif karbonların gözenek hacmi genellile 0.2 ml/g'dan daha büyük ve iç yüzey alam ise 400 m2/g'dan (BET yöntemine göre azot gazı kullanılarak belirlenen yüzey alam) daha yüksektir. Gözenek çapı ise 3 Â ile birkaç bin angstrom arasında değişmektedir. Aktif karbonların yüksek iç yüzey alanına sahip olması, bu malzemelerin endüstride etkin bir adsorban olarak kullanımım gündeme getirmektedir. Aktif karbon, laboratuvar ölçekli olarak çok sayıda malzemeden üretilebilmektedir. Ancak, ticari amaçlı aktif karbonlar genellikle turba, linyit, kömür, ağaç ve hindistan cevizi gibi hammaddelerin kullanılması ile üretilmektedir. Aktif karbon üretimi iki adımda gerçekleştirilmektedir: karbonizasyon ve aktivasyon. Karbonizasyon işlemi hammadde içeriğine bağlı olarak 673 - 1073 K arasındaki bir sıcaklıkta havasız ortamda gerçekleştirilmektedir. Karbonizasyon işlemi, hammaddedeki nem ve uçucu maddenin inert ortamda ısı yardımıyla uzaklaştınlmasryla temel gözenek yapısının oluştuğu bir işlemdir. Karbonizasyon işleminde meydana gelen gözenek yapısı aktivasyon işlemi sırasında da gelişmektedir. Aktivasyon, bir oksidasyon işlemidir. Aktivasyon işlemi, üründen istenilen aktive derecesine bağlı olarak 15 dakika ile birkaç saat süre arasında değişen bir zaman diliminde gerçekleştirilmektedir. Aktivasyonun, karbon kaybına neden olmasından dolayı, ekonomik olmaktan çıktığı bir zaman dilimi vardır. Aktivasyon işlemi fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki farklı şekilde gerçekleştirilmektedir. Genellikle karbondioksit veya su buharı gibi gazlar ile fiziksel aktivasyon gerçeldeştirilmektedir. Bazı durumlarda aktivasyon ve karbonizasyon adımları fosforik asit, çinko klorit, sülfürik asit gibi kimyasal aktivasyon ajanları kullanılarak eş zamanlı olarak da yapılabilmektedir. Üretilen aktif karbonun özellikleri kullanılan hammaddeye bağlıdır. Karbonizasyon işlemindeki ısıtma ma, sonuç sıcaklığı, aktivasyon işleminin uzunluğu üretilen aktif karbonun gözenek yarıçapını, yüzey alanım ve gözenek hacmini etkilemektedir. Aktif karbon kompleks bir üründür. Sınıflandırılması oldukça güçtür. Parçacık boyutu ve parçacık şekli göz önünde bulundurularak toz, granüL küre veya pelet aktif karbon olarak sınıflandırılabilmektedir. Aktif karbon, ticari kullanımı olan bir üründür. Suyun temizlenmesi aktif karbonun en önemli kullanım alam olarak karşımıza çıkmaktadır. Endüstriyel ve evsel atık sulardaki organik kirlilikler, tat, koku ve renk bozukluklarının giderilmesi, şeker vtuşurubunun renginin ağartılması, çeşitli gaz faz uygulamaları, ecza ve kimya ürünlerinin saflaştırılması işlemlerinde kullanılmaktadır. Uygun aktif karbon üretimini etkileyen, hammadde ve üretimden kaynaklanan bir çok faktör vardır. Yapılan çalışmaların temel amacı, seçilmiş olan hammaddeye çeşitli aktivasyon yöntemleri uygulanarak, büyük yüzey alanına ve hedeflenen adsorpsiyon özelliklerini gösterebilecek uygun gözenek boyut dağılımına sahip aktif karbonun üretilip üretilemeyeceğinin belirlenmesidir. Bu çalışmanın amacı, fiziksel aktivasyon yöntemi kullanılarak kömür esaslı aktif karbon üretiminin gerçekleştirilmesidir. Bu çalışmada hammadde olarak linyit, yüksek uçucu madde içerikli yan bitümlü kömür ve antrasit numuneleri seçilmiştir. Söz konusu hammaddeler çeşitli süreçlerden geçtikten sonra karbondioksit gaz atmosferinde aktive edilmiştir. Farklı çalışma koşullarında aktive edilen numunelerin kısa analiz sonuçları, yüzey alanı, gözenek boyut dağılımı ve yüzey fonksiyonel grupları çeşitli yöntemlerle belirlenmiştir. Sonuçta, seçilmiş olan hammaddelere karbondioksit ortamında fiziksel aktivasyon uygulanması neticesinde elde edilebilecek en uygun aktif karbon üretim koşullan belirlenmiştir. DÖKÜM ANT AS i' ö« MERKEZİ
Özet (Çeviri)
PRODUCTION OF COAL BASED ACTIVATED CARBON SUMMARY Activated carbon is a generic term for a family of highly porous carbonaceous materials, none of which can be characterised by chemical analysis. The volume of the pores in activated carbons is generally defined as being greater than 0.2 ml/g, and in the internal surface area is generally larger than 400 m2/g as measured by the nitrogen BET method. The width of the poresvaries from 3 Â to several thousand angstroms. Activated carbons have high internal surface areas, and it is this enormous area that makes them effective adsorbents. Activated carbons can be prepared in the laboratory from a large number of materials, but those most commonly used in commercial practice are peat, coal, lignite, wood, and coconut shell. The manufacture of activated carbons involves two main steps: carbonization and activation. The carbonizastion is usually conducted in the absence of air at temperatures 673-1073 K depend on the raw materials' contents. During carbonization the raw material is heated under a time schedule with a certain rate of heating in order to eliminate the volaties and form a fixed carbon mass with a rudimentary pore structure. This pore structure can be developed during activation. Activation is an oxidation reaction. The activation process is carried on from 15 minutes to several hours depending upon the activity desired. Since the activation process involves a loss of carbon, there is a point beyond which it is no longer economical to conduct the activation. Activation has two different methods; physical and chemical activation. The oxidizing agent is usually steam or carbon dioxide. Usually, oxidizing agent occures with the physical activation. Activation and carbonization steps are sometimes carried out simultaneously using chemical activating agents such as phosphoric acid, zinc chloride, and sulfuric acid. These activating agents act as dehydrating agents as well as oxidant so that carbonization and activation take place simultaneously. The type of the activated carbon produced depends on the type of the raw material. The rate of heating during carbonization, the final temperature, and the lenght of the activation period are some of the other factors that change the pore volume, surface area, and mean pore diameter of the final product. Activated carbons are complex products which are difficult to classify on the basis of their behavior, surface characteristics, and properties. Activated carbons are therfore classified on the basis of their partical size and partical shapes into powdered, granulated, spherical, or pelleted activated carbons.Important applications relate to the use of activated carbons to render water potable by the removal of taste, colour, odour, and undesirible organic impurities, in the treatment of domestic and industrial waste water, in the removal of colour from various types of sugar syrups, in a variety of gas phase applications, and in the purification of many chemical and pharmaceutical products. Different activation methods are applied to the selected raw materials in our studies. By these methods, the production of the ativated carbon which has an enourmous surface area and suitable pore size distribution, is achieved. The aim of this study is to investige the conditions of the production of activated carbon from the different rank coals using the phsical activation method with CO2. Raw materials for the active carbon production are lignite, high volatile matter bituminous coal and antrachite. The raw materials were carbonized at the same conditions and activated with CO2 in different hold times giving different burn-off values. The micropore and total pore volumes, and pore size distributions of the activated carbon having different burn-off values were determined. Finally, by applying the physical activation in the CO2 atmosphere to the selected raw materials, suitable conditions were determined for production of activated carbons. XI
Benzer Tezler
- Sulardan bazı organik zehirli atıkların boksit ve kömür esaslı adsorbanlarla uzaklaştırılması
The Removal of certain organic toxic pollutants from water by the use of beuxite and coal-based adsorbents
ÇAĞATAY ÜNAL
- Seri bağlı geri devirli aktif çamur sistemlerinde biyolojik kalıcı ürün oluşumunun modellenmesi
Modelling of biological microbial product formation in activated sludge systems in series with recycle
FEHİMAN ÇİNER
- TKİ-Himmetoğlu linyit açık işletmesindeki şevlerin duraylılığının deterministik ve olasılığa dayalı yöntemlerle değerlendirilmesi
Assessment of stability of slopes at TKİ-Himmetoğlu open-pit mine by deterministic and probabilistic methods
ERGÜN TUNCAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Jeoloji MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. REŞAT ULUSAY
- Elektrik ve ısı enerjisi üretiminde yüksek verimli sistemlerin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
İRFAN MÜLKOĞLU
- Preparation and characterization of göynük oil-shale derived pitch precursors for production of carbon materials
Karbon malzeme üretimi için göynük bitümlü şistinden zift üretimi ve karakterizasyonu
ABDULLA A. ALMUGERHIY
Doktora
İngilizce
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. F. YARDIM