Yerli Doğal Hammaddelerden Aktif Karbon Üretimi Ve Adsorpsiyon Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Aktif karbon, çok gelişmiş iç yüzey alanına ve gözenek yapısına sahip ve bundan dolayı da gaz ve sıvı fazdaki organik ve inorganik maddeleri adsorplama kapasitesi yüksek bir grup maddeyi tanımlamaktadır. Bu nedenle aktif karbon, endüstride su arıtmadan gaz adsorpsiyonuna kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir. En çok kullanılan aktif karbonlar değişik yöntemlerle üretilen toz, granül, fiber veya ön şekillendirilmiş parçalar halindedirler. Aktif karbonun fiyatı, istenen adsorplayıcı özelliği sağlamak için uygulanan prosese bağlıdır. Aktif karbon üretiminde en çok kullanılan hammaddeler odun, hindistan cevizi kabuğu gibi botanik orijinli maddeler (biomass) ve kömürleşmiş veya bozunabilen (yer kömürü, linyit, kömürün bütün türleri) fosil esaslı maddelerdir. Bu çalışmada yerli doğal hammadde olan fındık, ceviz, badem ve kayısı çekirdeği kabuklarından ZnCl2 kullanılarak kimyasal aktivasyonla elde edilen aktif karbonun üretim koşulları araştırılmıştır. Elde edilen aktif karbonların adsorpsiyon kapasiteleri, yüzey alanı ve mikroyapı özellikleri birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Fındık, ceviz ve badem kabuğundan elde edilen aktif karbonlar için en yüksek yüzey alanı değerleri 10 saat ZnCl2 ile aktive edilip bunu takiben 750 oC’ de 2 saat karbonize edilen numunelerde bulunmuştur. Kayısı kabuğundan elde edilen aktif karbon için her ne kadar 18 saat aktivasyon ve 800 oC’de 2 saat karbonizasyon maksimum yüzey alanını sağlamakta ise de bulunan maksimum adsorpsiyon değeri diğer üç hammaddede olduğu gibi yine 10 saat kimyasal aktivasyon ardından 750 oC’de 2 saat karbonizasyon koşullarında bulunmaktadır. Badem kabuğundan elde edilen aktif karbonun yüzey alanı yüksek olduğu halde (736 m2/g) adsorplama kapasitesi diğer hammaddelerden elde edilen aktif karbonlara göre daha azdır. Yapılan metilen mavisi ve fenol adsorpsiyon çalışmaları sonucunda adsorplama kapasiteleri fındık> kayısı> ceviz> badem sıralamasını izlemektedir. Ayrıca, adsorplama kapasitelerinin yalnızca yüzey alanına bağlı olmayıp aynı zamanda üretildiği hammaddeye ve aktif karbonun gözenek yapısına bağlı olduğu görülmüştür.

The term “activated carbon” defines a group of materials with highly developed internal surface area and porosity and hence a larger capacity for adsorbing chemicals from gases or liquids. Therefore, the adsorptive properties of activated carbon are tailored for applications as diverse as the purification of potable water and the control of gasoline emissions from motor vehicles. The most used activated carbons are in the form of powders, granules, fiber and shaped products which are produced varies ways. The cost of activated carbon depends on the applied prosess to obtaine the desired adsorptive properties. The common precursor of activated carbons are materials of botanic origin (e.g. wood, coconut shell and nut kernels) and degraded or coalified plant matter (e.g. peat, lignite and all ranks of coal). In this study, the production conditions of activated carbons produced from domestic natural raw material that are almond, hazelnut, walnut shells and apricot stones by chemical activation using ZnCl2 were investigated. The adsorption capacities, surface areas and microstructure properties were compared with each other. The highest surface area values obtained for activated carbons produced from hazelnut, almond and walnut shells when using 10 hours activation time by using ZnCl2 and then carbonization at 750 oC for 2 hours. Although, for activated carbon produced from apricot stones, 18 hours chemical activation and carbonization at 800 oC for 2 hours gave the maximum surface area, the maximum adsorption values were found again in the conditions of 10 hours activation time and carbonization at 750 oC for 2 hours as in the case of other 3 raw material. Although, the activated carbon obtained from almond shells had the high surface area (736 m2/g), its adsorption capacity is less than the adsorption capacity of the activated carbons obtained from the other raw material. According to the results of phenol and methylene blue adsorption studies, adsorption capacities followed the decreasing order of hazelnut> apricot> walnut> almond. In addition, adsorptive capacities depended on not only the surface area but also the precorsor and the pore structure of activated carbon.