Bitkisel bir atıktan hidrotermal yöntemle hazırlanan biyokömürün üretim, karakterizasyon ve adsorpsiyon çalışmalarının incelenmesi
| dc.contributor.advisor | Sayğılı, Hasan | |
| dc.contributor.author | Oğuz, Selcan Sefa | |
| dc.date.accessioned | 2019-06-18T10:36:57Z | |
| dc.date.available | 2019-06-18T10:36:57Z | |
| dc.date.issued | 2019-03-28 | en_US |
| dc.date.submitted | 2019-03-28 | |
| dc.department | Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı | en_US |
| dc.description.abstract | Bu yüksek lisans çalışmasının temelini biber sapı atığından geleneksel karbonizasyon yöntemine yeni bir alternatif olarak hidrotermal yöntemle biyokömür üretmek, elde edilen biyokömür ile sulu çözeltiden ağır metal ve farmakolojik maddelerin uzaklaştırılması oluşturmaktadır. Bunun için, atık değeri yüksek temin edilmesi kolay olan biber sapı yeni tür gözenekli hidrokömürün hazırlamanmasında hammadde olarak seçilmiştir. Üretim koşulları optime edilerek elde edilen hidrokömürün fizikokimyasal karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Seçilen biber sapının hidrokömür hazırlanmasına uygunluğunu tespit etmek amacıyla proksimate, ultimate analizleri gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan hidrokömürün sulu çözeltiden adsorplama kapasitelerini test etmek üzere kurşun (II) ve diklefenak sodyum tuzu adsorplanan olarak kullanıldı. Uzaklaştırma verimlerini optimize etmek için çözelti pH’ı, adsorplayıcı dozu, adsorplanan başlangıç derişimi ve denge süresi, iyonik şiddet (tuz) ve sıcaklık etkileri gibi çeşitli parametrelerin etkileri incelendi. Belirlenen optimum adsorpsiyon koşullarında kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirildi. Çalışmlar sonucunda elde edilen kinetik veriler yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece, parçacık içi difüzyon kinetik modellerini değerlendirerek modele ait parametreler hesaplandı. Biber sapı hidokömürü ile kurşun(II) ve diklofenak sodyum tuzu adsorpsiyonunda her iki çalışmada da yalancı birinci derece kinetik modeline uygunluğu görüldü ve adsorpsiyon hızının parçacık içi difüzyon ile birlikte film difüzyonu tarafından kontrol edildiği belirlendi. Pb(II) ve DCF adsorpsiyon izoterm eğrileri Freundlich, Langmuir, adsorpsiyon izotermleri kullanılarak çizilmiş ve bu izotermlerden adsorpsiyon parametreleri hesaplandı. Denge izotermleri, en iyi Langmuir izoterm eşitliği tarafından tanımlandı. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 318 K’de diklofenak sodyum tuzu için 99.01 mg/g iken kurşun(II) için 318 K‘de, 94.34 mg/g’dır. Termodinamik parametreler (ΔHº, ΔSº, ΔGº) hesaplandı. Pozitif entalpi değeri (ΔHº) adsorpsiyon sürecinin endotermik olduğunu, negatif Gibbs serbest enerji değeri (ΔGº) adsorpsiyon işleminin kendiliğinden gerçekleştiğini ve negatif entropi değeri (ΔSº) çözelti-adsorbent ara yüzeyindeki rastlantısallığın artışını göstermektedir. Ayrıca hidrokömürün tekrar kullanılabilirliğini araştırmak için çeşitli desorbentler ile desorpsiyonu incelendi. Elde edilen sonuçlara göre, hazırlanan hidrokömürün sulu çözeltilerden kurşun(II) ve diklofenak sodyum giderimi için düşük maliyetli ve sürdürülebilir bir sorbent olarak kullanılabileceği görülmüştür. | en_US |
| dc.description.abstract | The basis of this master's study is to produce biochar by hydrothermal method as a new alternative to traditional carbonization method, from pepper stalk waste, and the removal of heavy metal and pharmacological agents from biochar and aqueous solution produced. For this purpose, the pepper stalk, which is easy to provide with high waste value, was chosen as the raw material in the preparation of the new type of porous hydrocarbon. Physicochemical characterization of the hydrocarbon obtained by optimizing the production conditions has been realized. To determine the suitability of the selected pepper stalk for hydrocarbon preparation, proximate and ultimate analyzes were performed. The lead(II) and diclofenac sodium salt were used as adsorbed to test the adsorption capacity of the prepared hydrocarbon from the aqueous solution. The effects of various parameters such as solution pH, adsorbent dose, adsorbent initial concentration and balance duration, ionic intensity (salt) and temperature effects were investigated in order to optimize removal efficiencies. Kinetic and isotherm studies were performed under the determined optimum adsorption conditions. Kinetic data obtained as a result of the studies, pseudo-first degree, pseudo-second degree, particle diffusion kinetic models were calculated by evaluating the parameters of the model. In the adsorption of lead(II) and diclofenac sodium salt with pepper stalk hydrocarbon charcoal in both studies, it was determined that the adsorption rate was controlled by film diffusion together with in-particle diffusion. Pb(II) and DCF adsorption isotherm curves were drawn using Freundlich, Langmuir, adsorption isotherms and adsorption parameters were calculated from these isotherms. The equilibrium isotherms were best defined by the Langmuir isotherm equation. The maximum adsorption capacity was 99.01 mg/g for diclofenac sodium salt at 318 K, and at 318 K for lead(II), 94.34 mg/g. Thermodynamic parameters (ΔHº, ΔSº, ΔGº) were calculated. The positive enthalpy value (ΔHº) indicates that the adsorption process is endothermic, the negative Gibbs free energy value (ΔGº) adsorption process occurs spontaneously, and the negative entropy value (ΔSº) indicates the increase in randomness on the solution-adsorbent interface. In addition, desorption with desorbents was studied in order to investigate the reusability of hydrocarbon. According to the results, it was seen that the prepared hydrocarbon could be used as a low cost and sustainable sorbent for the removal of lead(II) and diclofenac sodium from aqueous solutions. | en_US |
| dc.description.tableofcontents | ÖZET iv ABSTRACT vi ÖNSÖZ viii İÇİNDEKİLER iv SİMGELER VE KISALTMALAR vii 1. GİRİŞ 1 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI 2 2.1.Çevre Kirliliği 2 2.2. Su Kirliliği 3 2.3.Adsorpsiyon hakkında genel bilgi 5 2.3.1.Adsorpsiyonu Etkileyen Faktörler 6 2.3.2.Adsorpsiyon İzotermleri 8 2.3.2.1. Langmuir izotermi 9 2.3.2.2. Freundlich izotermi 10 2.3.3.Adorpsiyon kinetiği 11 2.3.3.2. Yalancı (psödö) ikinci dereceden kinetik model (Ho-McKay) 12 2.3.3.3. Parçacık içi difüzyon modeli 12 2.3.4.Adsorpsiyon termodinamiği 13 2.4.Hidrotermal karbonizasyon (HTK) 15 2.4.2 HTK’da Kullanılan Biyokütle 15 2.4.3.Lignoselülozik malzemelerden elde edilen HTK ürünlerinin mekanizması 16 2.4.4. Biyokütlenin hidrotermal yöntemle hidrokömüre dönüşümü 17 2.4.4.1. Kritik altı ve kritik üstü suyun termofiziksel özellikleri 17 2.4.4.2. Hidrotermal sıvılşma 18 2.4.4.3. Hidrotermal gazlaşma 18 2.4.4.4. Hidrotermal karbonlaştırma 19 2.8.Hidrotermal karbonizasyonun avantajları 19 2.5. Çalışmada kullanılan bitki ve adsorplananlar hakkında genel bilgiler 20 2.5.1. Biber sapı hakkında genel bilgi 20 2.5.2. Adsorplananlar 20 2.5.2.1. Kurşun 20 2.5.2.2. Diklofenak (DF) 23 2.6. Literatür çalışmaları 24 3. MATERYAL VE YÖNTEM 25 3.1.Deneyde Kullanılan Kimyasal maddeler 25 3.2. Deneyde Kullanılan Cihazlar 25 3.2.1.FT-IR (Fourier transform infrared) Spektroskopisi 26 3.2.2.UV/Vis-Spektrofotometre 26 3.2.3.Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) 26 3.2.4. Elementel Analiz 26 3.2.5.pH-metre 26 3.2.6.Etüv 26 3.2.7.Hassas Terazi 26 3.2.8. AAS 27 3.3.DENEYİN YAPILIŞI 27 3.3.1.Biber sapının (adsorbent) hazırlanması; 27 3.3.2.BS’dan hidrokömürün üretilmesi 27 3.3.3. BS’ın karakterizasyonu 27 3.3.3.1. Nem tayini 27 3.3.3.2.Kül tayini 27 3.3.3.3. Uçucu madde tayini 28 3.3.3.4.Sabit karbon miktarı 28 3.3.3.5.BSHK için Boehm Titrasyonu Çalışmaları 29 3.3.3.6. BSHK için Sıfır Yük pH Noktası Belirlenmesi Çalışmaları 29 3.3.4. Adsorpsiyon Çalışmaları 29 3.3.4.1. BSHK ile sulu çözeltiden DCF adsorpsiyonu 29 3.3.4.1.1.BSHK-DCF Doz etkisi 29 3.3.4.1.2. BSHK-DCF Başlangıç Derişimi ve Denge Temas Süresi Etkisi 29 3.3.4.1.3.BSHK-DCF İyonik şiddet (tuz) etkisi 30 3.3.4.1.4.BSHK-DCF Kinetik çalışması 30 3.3.4.1.5.BSHK-DCF Sıcaklık etkisi ve İzoterm çalışmaları 30 3.3.4.1.6.BSHK-DCF desorpsiyon çalışmaları 31 3.3.4.2. BSHK ile sulu çözeltiden Pb(II) adsorpsiyonu 31 3.3.4.2.1.BSHK-Pb(II) Doz etkisi 31 3.3.4.2.2. BSHK-Pb(II) Başlangıç Derişimi ve Denge Temas Süresi Etkisi 32 3.3.4.2.3.BSHK-Pb(II) İyonik şiddet (tuz) etkisi 32 3.3.4.2.5.BSHK-Pb(II) Sıcaklık etkisi ve İzoterm çalışmaları 33 3.3.4.2.6.BSHK-Pb(II) desorpsiyon çalışmaları 33 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA 34 4.1. Biber sapının ve biber sapı hidrokömür özellikleri 34 4.2. SEM Analiz Sonuçlarının Değerlendirilmesi 37 4.3. Yüzey Fonksiyonel Gruplarının Değerlendirilmesi (FT-IR Spektrumları) 39 4.4.BSHK-DCF adsorpsiyonu için sonuç ve bulgular 40 4.4.1. Doz etkisi 40 4.4.2. Başlangıç Derişimi ve Denge Temas Süresi Etkisi 41 4.4.3. İyonik şiddet (tuz) etkisi 42 4.4.4. Kinetik çalışması 43 4.4.4.1. Yalancı birinci dereceden hız sabiti (lagergren) 43 4.4.4.2. Yalancı ikinci dereceden hız sabiti (Ho-McKay) 45 4.4.4.3.Parçacık içi difüzyon modeli 47 4.4.5.Sıcaklık Etkisi ve İzoterm Modelleme 50 4.4.5.1. İzoterm verilerinin analizi 51 4.4.5.1.1 Langmiur izotermi 51 4.4.5.1.2. Freundlich izotermi 53 4.4.6. Adsorpsiyon termodinamiği 56 4.4.7.BSHK-DCF Yeniden Kullanılabilirliği Çalışmalarının Değerlendirilmesi (adsorpsiyon-desorpsiyon) 57 4.5.BSHK-Pb (II) adsorpsiyonu için sonuç ve bulgular 58 4.5.1. Doz etkisi 58 4.5.2. Başlangıç Derişimi ve Denge Temas Süresi Etkisi 59 4.5.3. İyonik şiddet (tuz) etkisi 60 4.5.4. Kinetik çalışması 61 4.5.4.1. Yalancı birinci dereceden hız sabiti (lagergren) 61 4.5.4.2. Yalancı ikinci dereceden hız sabiti (Ho-McKay) 62 4.5.4.3.Parçacık içi difüzyon modeli 64 4.5.5.Sıcaklık Etkisi ve İzoterm Modelleme 67 4.5.5.1. İzoterm verilerinin analizi 68 4.5.5.1.1 Langmiur izotermi 68 4.5.5.1.2. Freundlich izotermi 70 4.5.6. Adsorpsiyon termodinamiği 73 4.5.7.BSHK-Pb(II) Yeniden Kullanılabilirliği Çalışmalarının Değerlendirilmesi (adsorpdiyon-desorpsiyon) 74 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER 75 KAYNAKLAR 78 ÖZGEÇMİŞ 88 | en_US |
| dc.identifier.citation | Oğuz, S. S. (2019) Bitkisel bir atıktan hidrotermal yöntemle hazırlanan biyokömürün üretim, karakterizasyon ve adsorpsiyon çalışmalarının incelenmesi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Batman. | en_US |
| dc.identifier.startpage | 89 | en_US |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12402/2054 | |
| dc.language.iso | tr | en_US |
| dc.publisher | Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü | en_US |
| dc.relation.publicationcategory | Tez | en_US |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | en_US |
| dc.rights | Attribution-ShareAlike 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Adsorpsiyon | en_US |
| dc.subject | Biber Sapı | en_US |
| dc.subject | Diklofenaksodyum Tuzu | en_US |
| dc.subject | Hidrokömür | en_US |
| dc.subject | Kurşun | en_US |
| dc.subject | Adsorption | en_US |
| dc.subject | Pepper Stalk | en_US |
| dc.subject | Diclofenac Sodium Salt | en_US |
| dc.subject | Hydrocarbon | en_US |
| dc.subject | Lead | en_US |
| dc.title | Bitkisel bir atıktan hidrotermal yöntemle hazırlanan biyokömürün üretim, karakterizasyon ve adsorpsiyon çalışmalarının incelenmesi | en_US |
| dc.title.alternative | Investigation of the production, characterization and adsorption studies of biocosite preparing hidrotermal management in a vegetable attachment | en_US |
| dc.type | Master Thesis | en_US |
