Borik asit takviyeli biyokömür üretiminde torrefaksiyon koşullarının tepki-yüzey metodolojisi ile belirlenmesi ve aktif biyokömürün fenol gideriminde değerlendirilmesi
Determination of torrefaction conditions in boric acid reinforced biochar production by response surface methodology and evaluation of activated biochar forphenol removal
- Tez No: 719890
- Danışmanlar: PROF. DR. ESİN VAROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Artan nüfus ile birlikte artan gıda talebinin karşılanması, tarıma elverişsiz toprakların değerlendirilmesi ve atık sular aracılığıyla toprakta biriken organik kirleticilerin zararlarının en aza indirilmesi son yıllarda dikkat çeken araştırma konularının başında gelmektedir. Biyokütle dönüşüm teknolojileri ve ürünleri söz konusu sorunların çözümünde önemli rol oynamaktadır. Bu çalışmada, bor eksikliği olan topraklarda kullanılmak üzere borik asit ile takviye edilmiş biyokömür üretiminin optimizasyonu ve atık sulardan fenol gideriminde kullanılmak üzere su buharı ile aktive edilmiş biyokömür üretimi amaçlanmıştır. Biyokütle kaynağı olarak orman endüstrisi atığı olan kayın ağacı talaşı seçilmiş olup, 500oC'de piroliz uygulanmıştır. Biyokömüre farklı oranlarda borik asit (0,25-1,00 gg-1) emdirilmesinin ardından, 30-120 dk bekleme süreleri ve 160-240 °C sıcaklıklarda torrefaksiyon uygulanarak, en yüksek verim ve elementel karbon içeriğine sahip ürün elde edilen çalışma koşullarının belirlenmesi amacıyla istatistiksel deney tasarım yöntemlerinden biri olan Box-Behnken deney tasarımı kullanılmıştır. Üç faktörlü Box-Behnken tasarımına göre 160 oC torrefaksiyon sıcaklığı, 75 dk bekleme süresi ve 0,25 borik asit /biyokömür emdirme oranında en yüksek biyokömür verimi ve elementel karbon içeriği sırasıyla %91,5 ve %83,76 olarak elde edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise, toprakta atık sular nedeniyle birikim yapabilecek fenol kirliliğinde adsorban işlevi görecek gözenek yapısı iyileştirilmiş / aktifleştirilmiş biyokömür üretimi için biyokömüre 550oC'de 15 dk bekleme süresince su buharı aktivasyon işlemi yapılmıştır. Sürekli adsorpsiyon denemelerinde; 30 ppm başlangıç derişimi, 2 ml/dk akış hızı ve 3,5 cm aktifleştirilmiş biyokömür yatak yüksekliğinde fenol giderimi yaklaşık %28 olarak bulunmuştur. Orman endüstrisi atığı olan kayın ağacı talaşının çevre dostu karbonlu malzemelerin üretiminde hammadde kaynağı olarak tercih edilmesinin uygun olacağı belirlenmiştir. Termokimyasal dönüşüm işlemleri sonucunda üretilen biyokömürün, doğrudan ya da uygulanacak iyileştirme basamaklarının ardından toprak düzenleyicisi ya da adsorban olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Meeting the increasing food demand with the increasing population, making use of unsuitable lands for agriculture, minimizing the harms of organic pollutants accumulating in the soil through wastewater are the leading research topics that have attracted attention in recent years. Biomass conversion technologies and products play an important role in solving these problems. This study, it was aimed to optimize the production of boric acid supplemented biochar for use in boron-deficient soil and to produce activated biochar with steam to be used in phenol removal from wastewater. Beechwood sawdust, which is a waste of the forest industry, was chosen as the biomass source, and pyrolysis was applied at 500oC. To determine the working conditions in which the product with the highest yield and elemental carbon content is obtained by applying torrefaction at temperatures of 160-240 °C and 30-120 minutes residence times after the biochar is impregnated with different ratios of boric acid (0.25-1.00 gg-1 ), Box-Behnken experimental design, which is one of the statistical experimental design methods, was used. According to the three-factor Box- Behnken design, the highest biochar yield and elemental carbon content were obtained as 91.5% and 83.76%, respectively, at 160 oC torrefaction temperature, 75 min residence time, and 0.25 boric acid/biochar impregnation ratio. In the last stage of the study, water vapor activation was applied to the biochar for 15 minutes at 550oC for the production of activated biochar with an improved pore structure that will act as an adsorbent in phenol pollution that may accumulate in the soil due to wastewater. In continuous adsorption studies; phenol removal was found to be approximately 28% at an initial concentration of 30 ppm, a flow rate of 2 ml/min, and a bed height of 3.5 cm of activated biochar. It has been determined that it would be appropriate to prefer beechwood sawdust, which is a forest industry waste, as a raw material source in the production of environmentally friendly carbonaceous materials. It has been concluded that the biochar produced as a result of thermochemical conversion processes can be used as a soil conditioner or adsorbent directly or after the improvement steps.
Benzer Tezler
- Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin erozyon aşınma davranışının incelenmesi
Investigation of erosion wear behaviour of glass fibre reinforced composite materials
MEHMET BAĞCI
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN İMREK
- Cam elyaf takviyeli poliester kompozitlere yanmazlık özelliği kazandırılması
The improvement of flame retardancy of glass fiber reinforced polyester composite materials
MİYASER DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. NURSEL DİLSİZ
PROF.DR. VECİHİ PAMUK
- Kalkanlama malzemesi olarak kullanılabilecek bor karbür takviyeli hafif ve esnek polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of boron carbide reinforced light and flexible polymer nanocomposites that can be used as a shielding material
MÜCAHİD ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KAYA
- Otomotiv sektöründe kullanılmak üzere çevre dostu yeni nesil doğal lif takviyeli kompozit malzemelerin geliştirilmesi
Development of environmentally, ecofriendly, and new generation natural fiber reinforced green composite materials for the automotive industry
ALİ AVCI
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SAFA BODUR
- Çapraz bağlamanın PVA esaslı biyobozunur kompozit filmlerin özellikleri üzerine etkisi
The effect ofcrosslinking on the mechanical properties of PVA based biodegradable composites
BÜŞRA AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Ormancılık ve Orman MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH MENGELOĞLU