Geri Dön

Hayvansal atıklardan üretilen biyoçar ve manyetik biyoçarların atık sulardan arsenik temizliğinde biyosorbent olarak performanslarının belirlenmesi

Determination of biosorbent performance of biochar and magnetic biochar derived from animal manure in arsenic remediation from wastewater

PDF İndir

  1. Tez No: 648249
  2. Yazar: SEVNUR TURGUT
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ZUHAL AKYÜREK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 137

Özet

Hayvansal atıkların yenilenebilir enerjiye ve katma değeri yüksek yeşil kimyasallara dönüştürülmesi, toplum ve çevre sağlığının korunması ve atık yönetimi açısından önem taşımaktadır. Ağır metaller arasında arsenik (As), içme suyunda oluşturduğu kirlilik yoluyla insan sağlığı üzerinde kanserojen etkiye sahiptir. Sulardaki arsenik kirliliğinin giderilmesi için yüksek performanslı ve çevredostu adsorbanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılan bu çalışmada; hayvansal atıklardan; sığır gübresi (M1), tavuk gübresi (M2) ve koyun gübresinden (M3), yavaş piroliz yöntemi ile üretilen biyoçar (MB1, MB2, MB3) ve manyetik biyoçarların (MMB1, MMB2, MMB3) sulardan arsenik gideriminde biyosorbent olarak performanslarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Atıklar, FeCl3.6H2O çözeltisi ile muamele edilerek manyetik biyokütleler elde edilmiş; biyokütle ve manyetik biyokütlelerin, TGA analizi ile termal bozunumları araştırılmıştır. Atıklar 450 oC sıcaklıkta, 10 °C/dk ısıtma hızında, 100 mL/dk azot gazı akışı altında 2 saat süresince piroliz edilerek biyoçar ve manyetik biyoçarlar üretilmiştir. Biyoçarlar kısmi analiz, elementel analiz, BET yüzey alanı analizi, XRD, FTIR, SEM/EDX analizleri ile karakterize edilmiştir. Sorpsiyon kapasitesi üzerinde; başlangıçtaki As(V) konsantrasyonu (50, 100, 500, 1000, 2000 ppm), pH (5, 7, 9, 11), sıcaklık (22, 40, 60, 80 °C), karıştırma hızı (0, 150, 300 rpm), adsorban dozu (1:20, 1:40, 1:60) gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Biyoçarlar için adsorpsiyon veriminin başlangıç arsenat konsantrasyonu, sıcaklık, karıştırma hızı ve adsorban dozundaki artış ile arttığı, pH artışı ile azaldığı bulunmuştur. Manyetik biyoçarlar için ise parametrelere bağlı olmaksızın yaklaşık % 100 arsenat adsorpsiyon verimi elde edilmiştir. Adsorpsiyon izotermleri Langmuir ve Freundlich modelleri ile incelenmiştir. Adsorpsiyon kinetiğinin belirlemesi için sözde birinci derece ve sözde ikinci derece kinetik modelleri adsorpsiyon denge verilerine uygulanmıştır. Biyoçar ve manyetik biyoçarlar ile As(V) adsorpsiyonunun ikinci dereceden bir adsorpsiyon süreci olduğu saptanmıştır. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi, MMB1, 5,30 mg/g; MMB2, 6,00 mg/g; MMB3, 7,14 mg/g olarak hesaplanmıştır. Desorpsiyon ve yeniden kullanım deneyleri üç döngü halinde, manyetik biyoçarlar için yürütülmüş ve son adsorpsiyon verimleri MMB1, MMB2 ve MMB için sırasıyla % 44,40, % 49,86 ve % 46,00 olarak bulunmuştur.

Özet (Çeviri)

Conversion of animal waste into renewable energy and high value added green chemicals are important for protecting human and environmental health and waste management. Among heavy metals, arsenic (As) has a carcinogenic effect on human health through pollution in drinking water. High-performance and environmentally friendly adsorbents are required to remediate arsenic pollution in water. In this study; it is aimed to determine the biosorbent performance of animal waste; cattle manure (M1), chicken manure (M2) and sheep manure (M3) biochars (MB1, MB2, MB3) and magnetic biochars (MMB1, MMB2, MMB3) produced by slow pyrolysis method in the removal of arsenic from wastewater. Magnetic biomass were produced by treating the wastes with FeCl3.6H2O solution, and biomass and magnetic biomass were subjected to TGA analysis and their thermal degradation were investigated. Wastes were pyrolized at a temperature of 450 °C, 10°C/min heating rate, under 100 mL/min nitrogen gas flow for 2 hours, to produce biochars and magnetic biochars. The biochars were characterized by proximate analysis, elemental analysis, BET surface area, XRD, FTIR, SEM/EDX analyses. The effect parameters such as initial As(V) concentration (50, 100, 500, 1000, 2000 ppm), pH (5, 7, 9, 11), temperature (22, 40, 60, 80 °C), mixing rate (0, 150, 300 ppm), adsorbent loading (1:20, 1:40, 1:60) on sorption capacity have investigated. Increase in initial arsenate concentration, temperature, mixing rate, adsorbent dose have found to increase the adsorption efficiency, whereas, increase in pH has found to reduce the adsorption effectiveness. Approximately 100 % arsenate adsorption efficiency has achieved in the experiments carried out with magnetic biochars, irrespective of the changing parameters. Adsorption isotherms have studied with Langmuir and Freundlich models. In order to determine the adsorption kinetics, pseudo-first order and pseudo-second order kinetic models were applied to equilibrium data. The adsorption processes carried out with biochars and magnetic biochars were determined as pseudo-second order. The maximum adsorption capacities of magnetic biochars have calculated as MMB1, 5.30 mg/g; MMB2, 6.00 mg/g; MMB3, 7.14 mg/g. Desorption and regeneration studies were performed in three cycles and adsorption capacities for MMB1, MMB2 ve MMB have obtained as % 44.40, % 49.86 and % 46.00, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    459296

    Hayvansal atıklardan üretilen biyogazın alternatif malzemeler ile saflaştırılmasının incelenmesi

    Study of purification by alternative materials of biogas produced from animal wastes

    NURİ TUNÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRAH DENİZ

  2. Tez No

    893825

    Çanakkale ilinin bitkisel ve hayvansal biyokütle açısından atık miktarı ve potansiyelinin araştırılması

    Investigation of the waste amount and potential of plant and animal biomass in Çanakkale province

    ALPER DÖNMEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Enerji Kaynakları ve Yönetimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜL EBRU ORHUN

  3. Tez No

    691042

    Hayvansal atıklardan elde edilen proteinlerin verimlerinin ve jelleşme özelliklerinin araştırılması

    Investigation of gelation properties and efficiencies of proteins obtained from animal-based wastes

    AYŞEGÜL GÜNDEM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Gıda MühendisliğiUşak Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR TARHAN

  4. Tez No

    644276

    Kalsiyum içerikli farklı atıklardan üretilen heterojen katalizörlerin biyodizel üretiminde kullanımı

    The use of heterogeneous catalysts produced from different including-calcium wastes in biodiesel production

    ÖZLEM BEDİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Kimya MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA HATİCE DOĞAN

  5. Tez No

    570185

    Tokat ilindeki hayvansal atıkların biyogaz potansiyelinin belirlenmesi

    Determination of biogas potential from animal waste in Tokat province

    MUSTAFA KONUK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    ZiraatTokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi

    Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GAZANFER ERGÜNEŞ

Geri Dön