Biyokütle atıklardan aktif karbon üretimi
Production of activated carbon from biomass wastes
- Tez No: 285011
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKİ AKTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Kimya Mühendisliği, Kimya, Environmental Engineering, Chemical Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Aktif karbon, Biyokütle, Fosforik asit, Kimyasal aktivasyon, Mikrodalga enerjisi, Çay atıkları, Adsorption, Activated carbon, Biomass, Phosphoric acid, Chemical activation, Microwave energy, Tea wastes
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstrinin birçok alanı için vazgeçilmez olan aktif karbon, özellikle adsorpsiyon proseslerinde, su filtrelerinde, gaz maskelerinde ve savunma sanayindeki kullanımından dolayı stratejik öneme sahiptir. Ancak hammadde maliyeti ve üretim proseslerinin yüksek enerji tüketimi, aktif karbon üretim maliyetini oldukça artırmaktadır.Bu doktora çalışmasında, çay fabrikalarının temel atık maddesi olarak büyük miktarlarda biriken çay atıkları aktif karbon hammaddesi olarak değerlendirilmiştir ve yüksek yüzey alanına (>1000 m2/g) sahip gözenekli karbon adsorbentlerin ekonomik olarak üretilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, alışılagelmiş yöntemlere alternatif olarak, mikrodalga önişlemi içeren bir aktivasyon yöntemi önerilmiştir. Çay atığının gözenek yapısını geliştirmek amacıyla fosforik asit ile kimyasal aktivasyon uygulanmıştır. Belirli oranlarda hazırlanan çay atığı-fosforik asit karışımı bekletilmeksizin mikrodalga önişlemine tabi tutulmuştur ve ardından karbonizasyon yapılmıştır. Bu yöntemde, mikrodalga etkileşiminden dolayı, kimyasal aktivasyon süresinin azaltılması ve karbonizasyon etkinliğinin artırılması mümkündür. Böylece enerji ve zaman tasarrufu sağlanmakta ve prosesin ticari potansiyeli arttırılabilmektedir.Çalışmada, önerilen aktivasyon yönteminin etkinliğini belirlemek amacıyla, konvansiyonel yöntem ile karşılaştırma yapılmıştır. Kimyasal aktivasyon, mikrodalga etkileşimi ve karbonizasyon aşamalarında etkili olan parametreler incelenerek en uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Elde edilen ürünlerin karakterizasyonu için elementel analiz, yapısal ve morfolojik analizler (FTIR, SEM), yüzey alanı ve gözenek boyut dağılımı analizleri gerçekleştirilmiştir. Çay atıklarından aktif karbon üretimi için önerilen aktivasyon yöntemi, kullanılmış (evsel) çay atıkları, badem kabuğu ve pirinç kabuğu gibi farklı yapıdaki biyokütle örnekleri için de uygulanmıştır. Oldukça olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Çay atığından en uygun proses koşullarında üretilen aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesini belirlemek amacıyla metilen mavisi ve fenol adsorpsiyonu incelenmiştir. Yüksek yüzey alanı ve mezogözenek içeriğinden dolayı, sularda kirliliğe neden olan organik maddelerin gideriminde adsorbent olarak kullanılabileceği saptanmıştır. Böylece çay atıklarının aktif karbon üretiminde hammadde olarak değerlendirilebileceği ve mikrodalga önişlemi ile gerçekleştirilen aktivasyon yönteminin biyokütleden aktif karbon üretimi için etkili olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Activated carbon is indispensable for many fields of industry, especially owing to its use in the adsorption processes, the water filters, gas masks and defence industry which has a strategic importance. However, high cost of raw materials and energy consumption of its production processes substantially increase the cost of activated carbon production.In this doctoral study, waste tea that is collected in large amounts as the basic waste of tea factories is used as a raw material in activated carbon preparation. The objective of the study is economic production of porous carbon adsorbents with high surface area (> 1000 m2/g). For this purpose, as an alternative to conventional methods, an activation method with microwave pre-treatment has been proposed. In order to develop the pore structure of the waste tea, chemical activation with phosphoric acid is applied. A mixture of the waste tea and phosphoric acid, which is prepared with specific proportions, has been subjected to microwave treatment, and then carbonised. In this method, due to the microwave interactions it is possible to shorten the duration of the chemical activation and to increase the efficiency of the carbonisation process. Thus, energy and time savings may be achieved, and the commercial viability of the process can be increased.In this research, comparison is made with conventional methods to determine the effectiveness of the proposed method. Parameters of the chemical activation process, microwave treatment and carbonisation stages are examined and the most appropriate working conditions are determined. Elemental analysis, structural and morphological analyses (FTIR, SEM), surface area and pore size distribution analyses are carried out for characterisation of the resulting products. The proposed activation method for production of activated carbon from the waste tea is also applied to different raw materials, such as used (domestic) waste tea, almond shells and rice husk. Promising results are obtained. In order to determine the adsorption capacity of the activated carbon produced from waste tea at optimum processing conditions, methylene blue and phenol adsorption are investigated. It is identified that, due to the high surface area and mesopore volume, it may be used as an adsorbent to remove organic substances that cause water pollution. As a result, waste tea can be evaluated as a raw material in the production of activated carbon. The activation process performed with microwave pre-treatment is concluded to be effective for the production of activated carbon from biomass.
Benzer Tezler
- Çam kozalağından aktif karbon üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of activated carbon from pine cones
DENİZ AYİÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gıda MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FEYZA KIROĞLU ZORLUGENÇ
- Tütün ve sigara filtresi atıklarından aktif karbon elde edilmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of activated carbon from tobacco and cigarette filter wastes
ÖNER VAROL
- Salix babylonica (Salicaceae) atıklarından iyon değiştirici aktif karbonun elde edilmesi ve atık suların arıtımında kullanılması: hedef sıfır atık
Obtaining ion exchange-activated carbon from Salix babylonica (salicaceae) wastes and using it in the treatment of wastewater: the target is zero waste
SENA EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ARSLANOĞLU
ÖĞR. GÖR. FERİDE NAİME TÜRK
- Hayvansal atıkların enerji amaçlı kontrolünün karbon ayak izine etkileri
Effects of energy control of animal waste on carbon footprint
HACER KEPENEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiFırat ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL HASAR
- Fabrication of enhanced core-shell CO-ZIF-67@MOX (M = ZN, MN and K) nanocomposites via intermediate pyrolysis and plasma treatment for fischer tropsch synthesis
Fischer tropsch sentezi için piroliz ve plazma işlemi ile geliştirilmiş çekirdek-kabuk yapılı CO-ZIF-67@MOX (M = ZN, MN ve K)nanokompozitlerinin üretimi
YAVUZ AYDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN