Alkali hidroliz ön işlem uygulamasının ayçiçeği çekirdeği kabuklarının ısıl bozunma kinetiğine etkisinin incelenmesi
Effect of alkaline hydrolyse pretreatment on the thermal decomposition kinetics of sunflower seed husk
- Tez No: 744210
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE GÖZKE AÇIKALIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Fosil yakıtların tükenmek üzere olması nedeniyle enerjiye duyulan ihtiyaç artmakta ve alternatif enerji kaynaklarına yönelim artmaktadır. Bu durum, kömür, petrol ve doğalgazdan sonra dördüncü büyük enerji kaynağı olan biyokütle enerjisine olan önemin giderek artmasına yol açmıştır. Yüksek enerji içeriğine sahip biyoyakıtlar üretmek için çok çeşitli biyokütle kaynakları kullanılabilir. Ayçiçeği tohumları, yağı için yetiştirilen bir yıllık otsu bitkidir. Türkiye'de ayçiçeği bitkisi sıklıkla yetiştirilmekte olup atık olarak büyük miktarlarda kabuk çıkmaktadır. Termokimyasaldönüşüm prosesi olarak piroliz, biyokütle atık maddelerden enerji üretmek için kullanılan yaygın bir yöntemdir. Bu çalışmada, üretim kapasitesi yüksek tarımsal bir ürün olan ayçiçeği çekirdeği kabuklarına piroliz prosesi öncesi alkali hidroliz uygulamasının piroliz kinetiğine etkisi incelenmiştir. Ayçiçeği çekirdeği kabuğunun termogravimetrik analizi üç farklı ısıtma hızında (10, 20 ve 40 ºC/dk) ve ortam sıcaklığından 800 ºC'ye kadar gerçekleştirilmiştir. Alkali hidroliz için %1, %3 ve %10 NaOH çözeltisi kullanılmıştır. Yapılan ısıl karakterizasyon sonucunda, %3 alkali konsantrasyonu içeren çözeltinin etkili bir ön işlem için yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Kinetik parametrelerin belirlenmesi için, üç farklı kinetik modelle (KAS, FWO, Friedman) aktivasyon enerjileri hesaplanmış, ardından Criado'nun master eğriler yöntemiyle reaksiyon modelleri belirlenmiş ve son olarak ön üssel faktörler hesaplanmıştır. Buna göre, aktivasyon enerjileri hesabında kullanılan her üç yöntem de birbirini destekler nitelikte olup, aktivasyon enerjisi değerleri ön işlem uygulandığında yaklaşık olarak 172 kJ/mol'den 145 kJ/mol değerine düşüş göstermiştir. Reaksiyon modelleri, ön işlem uygulanmamış durumda, difüzyon reaksiyon modeliyle başlamış, daha sonra n. dereceden reaksiyon modeliyle devam etmiştir. %3 alkali konsantrasyonun uygulandığı çalışmada ise, sadece n. dereceden piroliz reaksiyonu gözlemlenmiştir. Ön üssel faktörler yaklaşık olarak, 1,0E+12-9,9E+13 aralığında hesaplanmıştır. Son olarak, kinetik validasyon çalışması ile, deneysel ve kinetik model çalışmaları sonuçları karşılaştırılarak, modellerin doğruluğu ispatlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Due to the fact that fossil fuels are about to run out, the need for energy is increasing and the trend towards alternative energy sources is increasing. This situation has led to the increasing importance of biomass energy, which is the fourth largest energy source after coal, oil ans natural gas. A wide variety of biomass sources can be used to produce biofuels with high energy content. Sunflower husks are annual herbaceous plant grown for its oil. Sunfower plants are frequently grown in Turkey and large amounts of husks are produced as waste. As a thermochemical conversion process, pyrolysis is a common method used to generate energy from biomass waste materials. In this study, the effect of alkaline hydrolysis application on the pyrolysis kinetics of sunflower seed hulls, which is an agricultural product with high production capacity, before the pyrolysis process was investigated. Thermogravimetric analysis of sunflower seed husk was carried out at three different heating rates (10, 20 ve 40 ºC/dk) and from ambient temperature to 800 ºC. 1%, 3% and 10% NaOH solutions were used for alkaline hydrolysis. As a result of the thermal characterization, it was concluded that the solution containing %3 alkali concentration is sufficient for an effective pretreatment. In order to determine the kinetic parameters, the activation energies were calculated with three (KAS, FWO, Friedman), then the reaction models were determined with the Criado's master curves method, and finally pre-exponantial factors were calculated. Accordingly all three methods used in the calculation of activation energies support each other, and the activation energy values decreased from approximately 172 kJ/mol to 145 kJ/mol when pretreatment was applied. The reaction models started with the diffusion reaction model in the untreated state, then n. continued with the second-order reaction model. In the study where %3 alkali concentration was applied, only n. order pyrolysis reaction was observed. Preexponential factors are calculated approximately in the range of 1,0E+12-9,9E+13. Finally, the accuracy of the models was proven by comparing the results of the kinetic validation study with the experimental and kinetic model studies.
Benzer Tezler
- Farklı ön işlem uygulamalarıyla fıstık (Pistacia vera L.) kabuğu atıklarından biyoetanol eldesi
Bioethanol production from pistachio (Pistacia vera L.) waste applied different pretreatment processes
BETÜL GÖNCÜ
Doktora
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiHarran ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKKİ GÜLŞEN
- Enhancing biomethane production and phosphorus recovery from aerobic granular sludge through a thermal alkali pretreatment
Termal alkali ön arıtma ile aerobik granüler çamurdan biyometan üretiminin ve fosfor geri kazanımının arttırılması
MERVE ATILĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN
- Bilgisayar tümleşik esnek imalat sisteminin (CIM/FMS) mekatronik eğitimine entegrasyonu ve müfredat geliştirilmesi
Integrating computer integrated flexible manufacturing system (CIM/FMS) into mechatronics education and curriculum development
BARIŞ DOĞAN
Doktora
Türkçe
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ERDAL
- Melez kavak (populus euroamericana ı214) odununda modifiye kraft yöntemleri ile kâğıt hamuru üretimi
Modified with kraft pulp production methods with hybrid poplar (Populus euramericana ı214)
MEHMET ONURHAN GÜCÜŞ
Doktora
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELİL ATİK
PROF. DR. MEHMET AKGÜL
- İlaç endüstrisi formülasyon ve antibiyotik atıksularının biyolojik arıtılabilirliğinin artırılması
Enhancement of biodegradability of the pharmaceutical industry formulation and antibiotic wastewaters
BEYZA SAMUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY TÜNAY