Ayçiçeği Küspesinden Hidrotermal Karbonizasyon ve NaOH Aktivasyonuyla Aktif Karbon Üretimi ve Adsorpsiyon Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında ayçiçeği küspesinin (KS) hidrotermal karbonizasyonundan (HTC) elde edilen hidrokokun sodyum hidroksit (NaOH) aktivasyonu yoluyla hazırlanan mezogözenekli aktif karbon kullanılarak sulu çözeltiden boyar madde giderimi metilen mavisi (MM) adsorpsiyonu model alınarak incelenmiştir. Üretilen aktif karbonun morfolojik ve kimyasal özellikleri elementel analiz, FTIR spektroskopisi, SEM ve BET analiz teknikleriyle araştırılmıştır. NaOH aktivasyonu hidrokokun gözenekliliğini ve yüzey işlevselliğini geliştirmiştir. Bu çalışmada, hidrokok ve NaOH için 1:3 oranı (HTC-AC3), hazırlanan diğer adsorbanların yanı sıra çeşitli fonksiyonel gruplar ile en iyi morfolojik özellikleri sağlamıştır. Hazırlanan aktif karbonun metilen mavisi adsorpsiyonunda başlangıç konsantrasyonu (25-500 ppm), temas süresi (0,5-25 saat) ve çözelti pH'ı (3-13), gibi farklı adsorpsiyon parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Yapılan adsorpsiyon kinetiği çalışmalarında sahte ikinci dereceden model en iyi kinetik verileri tanımlamış olup adsorpsiyon izoterminde en uygun sonucu Langmuir izotermi vermiştir. Metilen mavisi için seçilen adsorbanın tek tabaka adsorpsiyon kapasitesi 384,62 mg/g olarak bulunmuştur. Bu sonuç elde edilen adsorbanın sulu çözeltiden organik boya giderme açısından iyi bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Hidrotermal karbonizasyon işlemi sonucu ele geçen koklaşmış malzeme hidrofilik yapıda ve yüksek derecede reaktif fonksiyonel gruplara sahip olduğundan HTC yönteminin atıksu arıtımında kaliteli adsorbanlar üretmek için umut verici bir yol olduğu sonucuna varılmıştır.

In this study, dye removing from aqueous solution was studied by modeling adsorption of methylene blue (MB) using micro/mesoporous activated carbon prepared by sodium hydroxide (NaOH) activation of sunflower meals from hydrothermal carbonization (HTC). The morphological and chemical properties of the produced activated carbon were investigated by elemental analysis, FTIR spectroscopy, SEM and BET analysis techniques. NaOH activation improved porosity and surface functionality of the hydrochar. In this study, the 1:3 ratio (HTC-AC3) of hydrochar and NaOH provided the best morphological properties with various adsorbents as well as various functional groups. The effects of different adsorption parameters such as initial concentration (25-500 ppm), contact time (0.5-25 hours) and solution pH (3-13) were investigated in methylene blue adsorption of the prepared activated carbon. In the adsorption kinetics studies, the pseudo second-order model identified the best kinetic data and Langmuir isotherm gave the most favorable resultant in adsorption isotherms. The single-layer adsorption capacity of the selected adsorbent for methylene blue was found to be 384.62 mg/g. This result shows that the obtained adsorbent has a good potential for aqueous solution organic dye decolorization. As a result, because the hydrothermal carbonization process produces carbonized material which has a hydrophilic structure and highly reactive functional groups, is a promising way to produce high quality adsorbents for the wastewater treatment HTC process.