Toluenin Çeşitli Ticari Aktif Karbon Filtrelerle Adsorpsiyonunun İncelenmesi

Abstract

Gerçekleştirilen bu çalışmada; ticari olarak temin edilen aktif karbonların, uçucu organik bileşiklerin giderilmesindeki etkinliklerinin incelenebilmesi için bir deney düzeneğinin kurulumu ve bu numunelerin çeşitli ortam koşullarındaki performanslarının kıyaslanması ve değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Yapılan bu çalışmada; üreticilerden farklı yapısal şekillere, hammaddelere ve yüzey alanlarına sahip çeşitli özelliklerde temin edilen aktif karbon numunelerinin, uçucu organik bileşiklerin fiziksel adsorpsiyon etkinliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Aktif karbon adsorpsiyon performansının değerlendirilebilmesi için, kapalı-çevrim ve statik hacimsel deney yöntemi prensibine dayalı bir sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, temel bileşenleri fan, adsorpsiyon yatağı, debi ve sıcaklık-nem ölçen sensörler olan bir deney düzeneği kurulumu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, deney ortamında bulunan hedef kirleticiler dışındaki diğer kirleticilerin uzaklaştırılması amacıyla, uygulanacak ön işlemler için deney düzeneğine bağlı sentetik hava tesisatı kurulmuştur. Standartlar ve yapılan önceki çalışmalar ışığında tek bir bileşiğin hedef kirletici olarak belirlenmesine karar verilmiştir. Toluen, aktif karbon ile olan yüksek affinitesi ve kimyasal olarak diğer uçucu organik bileşikleri en iyi temsil eden yapıya sahip olması nedeni ile bu çalışmada kullanılması uygun bulunmuştur. Aktif karbonun fiziksel yapısının, toluen ile etkin olarak temas eden aktif karbon yüzey alanına bağlı olarak adsorpsiyon performansını etkilediği belirlenmiştir. Daha küçük tanecik boyuta sahip, aktif karbonların toluen adsorpsiyon verimlerinin daha yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, bu tip küçük tanecikli aktif karbonlar için gaz akışında oluşturduğu basınç kaybı nedeniyle akış hızlarının da etkilendiği belirlenmiştir.

The major objectives of this study were as follows: a) set-up of an experimental test system to study the adsorption performance for removal of toluene as a representative VOC by commercially available activated carbons, b) Obtain and compare activated carbon performance by efficiency under varying operating conditions such as inlet concentration, types of activated carbon and their properties. Among different experimental methods, the most suitable method was applied to evaluate toluene adsorption performance for activated carbons. Commercially available activated carbons performances were investigated using static volumetric-closed loop system with toluene as a representative VOC. In this study, the effects of morphology of activated carbon, specific surface area of the activated carbon, injection concentration of toluene and air-toluene mixture flow rate on the filter performance were experimentally investigated. The adsorption experiments were carried out under various operating conditions. The conditions determined as, temperature 27±3 ºC, 10-15% RH, with constant toluene inlet concentrations of 500 ppm and 1000 ppm and weight of adsorbent 3-4 g. The temperature, relative humidity and gas flow rate were not controlled during experiments. These variables are only monitored with sensors and flowmeter. Generally, it has been found out that it is not only one factor which is controlling the overall efficiency. Various parameters combination (physical properties, contaminant (toluene) inlet concentration, surface area of activated carbon, gas flow rate etc.) are controlled the overall adsorption process.