MİKRODALGA DESTEKLİ PİROLİZ YÖNTEMİ İLE MANDALİNA KABUĞU VE ATIK ÇAY POSASINDAN AKTİF KARBON ÜRETİMİ

Abstract

ÖZET

Aktif karbonlar geniş yüzey alanı, gözenek hacmi ve adsorptif özellikleri nedeniyle, tıp, gıda endüstrisi, eczacılık, kimya sanayi, petrol sanayi, maden ve otomobil endüstrisi, atık gaz ve suların arıtılması gibi oldukça geniş bir aralıkta uygulama alanına sahiptir. Bu sebeple aktif karbona duyulan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Aktif karbonlar düşük inorganik madde ve yüksek karbon içeriğine sahip materyallerden elde edilebilmektedir. Fiziksel ve kimyasal aktivasyon işlemleriyle elde edilebilen aktif karbonların fiziksel ve kimyasal özellikleri; kullanılmakta olan ham madde ve aktivasyon şartlarına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Aktif karbon üretimi için birçok farklı yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden bir tanesi de mikrodalga pirolizi yöntemidir. Son zamanlarda, mikrodalga aktivasyonu; aktivasyon süresinin hızlı olması, hammadde üzerinde homojen ısıtma sağlaması, ısıtma kaynağı ile doğrudan temas etmeme gibi benzersiz özellikleri nedeniyle aktif karbon hazırlanmasında geleneksel yöntemlerden farklı olarak uygun bir alternatif haline gelmiştir. Gerçekleştirilen çalışmada kullanılan hammaddenin co-pirolizi sonucu oluşan karbona belirli fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemleri uygulanarak, büyük yüzey alanına ve hedeflenen adsorbsiyon özelliklerine uyacak şekilde gözenek boyutlarına sahip aktif karbonun üretilmesi ve karakteristik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmaktadır.

Bu çalışmada; maliyeti düşük ve bol miktarda bulunabilir ham maddeler olan atık siyah çay posası ve mandalina kabuğunun mikrodalga destekli pirolizi gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda bir mikrodalga destekli piroliz düzeneği kurulmuş ve hammaddeye çeşitli fiziksel ve kimyasal aktivasyon işlemleri uygulanmıştır. Aktivasyon ajanı olarak H3PO4, ZnCl2 ve KOH kullanılmıştır. Hammadde belirlenen şartlarda mikrodalga pirolizine tabi tutulduktan sonra ortaya çıkan kömür yukarıda belirtilmiş olan aktivasyon ajanları ile aktive edilmiştir. Üretilen aktif karbon için elementel analiz, BET yüzey alanı, FT-IR, SEM, SEM-EDX, XRD ve TGA analizleri gerçekleştirilmiştir.

Üretilen aktif karbonun analiz sonuçları incelendiğinde kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımından mikrodalga destekli piroliz sisteminin aktif karbon üretiminde umut verici bir çalışma olduğu gözlemlenmiştir.

ABSTRACT

Due to its large surface area, pore volume and adsorptive properties, activated carbons have a wide range of applications such as medicine, food industry, pharmacy, chemical industry, petroleum industry, mining and automobile industry, waste gas and water treatment. For this reason, the need for activated carbon is increasing day by day. Activated carbons can be obtained from materials with low inorganic matter and high carbon content. Physical and chemical properties of activated carbons obtained by physical and chemical activation processes; It varies depending on the raw material used and the activation conditions. Many different methods are used for the production of activated carbon. One of these methods is microwave pyrolysis method. Recently, microwave activation; Due to its unique features such as fast activation time, homogeneous heating on the raw material, and no direct contact with the heating source, it has become a suitable alternative in the preparation of activated carbon, unlike traditional methods. In the study carried out, it is aimed to produce activated carbon with large surface area and pore sizes in accordance with the targeted adsorption properties and to examine its characteristic properties by applying certain physical and chemical activation methods to the carbon formed as a result of the co-pyrolysis of the raw material used.

In this study; Microwave assisted pyrolysis of waste black tea pulp and tangerine peel, which are low cost and abundant raw materials, was carried out. In this context, a microwave assisted pyrolysis device was established and various physical and chemical activation processes were applied to the raw material. H3PO4, ZnCl2 and KOH were used as activation agents. After the raw material was subjected to microwave pyrolysis under specified conditions, the resulting coal was activated with the activation agents mentioned above. Elemental analysis, BET surface area, FT-IR, SEM, SEM-EDX, XRD and TGA analyzes were performed for the produced activated carbon.

When the analysis results of the produced activated carbon were examined, it was observed that the microwave assisted pyrolysis system was a promising study in the production of activated carbon in terms of its chemical and physical properties.