Synthesis of hydrochar from waste corn cobs in subcritical water environment and microwave method and investigation of the effectiveness of synthesized hydrochars in ammonium removal from water
Subkritik su ortamında ve mikrodalga yöntemi ile atık mısır koçanından hidrokömür sentezi ve sentezlenen hidrokömürlerin sulardan amonyum gideriminde etkinliklerinin araştırılması
- Tez No: 824557
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERDAL YABALAK, DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAN GEÇGEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Son yıllarda endüstriyel genişleme nedeniyle, tarımsal atıklar ve evsel gıda atıkları dünya çapında önemli yönetim ve bertaraf sorunlarına neden olmaktadır. Bu sorunların üstesinden gelmek için, uygun fizikokimyasal özelliklere sahip katı karbonlu malzemeler olan biyokömürler/hidrokömürler toprak düzenleyici, yavaş salınan gübre ve adsorbent gibi artan uygulamaları nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Bu anlamda mısır koçanı (MK) gibi büyük miktarlarda üretilen endüstriyel biyolojik atıkların, hidrotermal karbonizasyon gibi uygulanabilir bir teknikle katma değerli hidrokömürlere dönüştürülmesi büyük bir etkiye sahip olabilmektedir. Bu çalışmada, mikrodalga destekli (MHK) ve kritik altı su (SHK) hidrotermal karbonizasyon yöntemleriyle, MK gibi katı bir gıda atığından hidrokömürlerin sentezlenmesi hedeflenmiştir. İki farklı hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile sentezlenen hidrokömürlerin sulardan amonyum adsorpsiyon performanslarının araştırılması da amaçlanmıştır. MHK ve SHK yöntemleriyle sentezlenen hidrokömürlerin karakterizasyonu SEM-EDX, FT-IR, zeta potansiyel ve azot adsorpsiyon-desorpsiyon analizleriyle sağlanmıştır. EDX sonuçlarına göre MHK ve SHK'deki C/O oranları (atomik %) sırasıyla 0,55 ve 0,35 olarak hesaplanmıştır. Azot adsorpsiyon-desorpsiyon izotermlerinden, MHK ve SHK yöntemleriyle üretilen hidrokömürlerin BET yüzey alanları sırasıyla 6,40 m2 g-1 ve 5,20 m2 g-1 olarak belirlenmiştir. Azot adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri ayrıca hidrokömürlerin 3 farklı gözenek tipine (mikro, mezo ve makro) sahip olduğunu göstermiştir. Sıcaklık, pH, başlangıç amonyum derişimi ve adsorbent miktarı gibi farklı çalışma koşullarının amonyum adsorpsiyonuna etkisi cevap yüzey yöntemi (CYY) merkezi kompozit tasarım (MKT) modeli kullanılarak araştırılmıştır. Varyans analizi (ANOVA) sonuçlarından her iki hidrokömür için en etkili değişkenin pH olduğu belirlenmiştir. MHK ve SHK için en yüksek amonyum adsorpsiyonu 35 °C sıcaklık, pH 6,5, başlangıç amonyum derişimi 40 mg g-1, adsorbent derişimi 1,5 g L-1 olan çalışmada sırasıyla 10,37 ve 9,71 mg g-1 olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda farklı başlangıç amonyum, derişimlerinde hidrokömürlere amonyum adsorpsiyon denge verileri Langmuir ve Freundlich izoterm modellerine uygulanmıştır. MHK ve SHK ile elde edilen hidrokömürlere amonyum adsorpsiyonun Langmuir izoterm modele uyduğu ve maksimum adsorspsiyon kapasitelerinin sırasıyla 13,09 ve 10,54 mg g-1 olduğu belirlemiştir.
Özet (Çeviri)
Due to industrial expansion in recent years, agricultural waste and domestic food waste cause significant management and disposal problems worldwide. To overcome these problems, biochars/hydrochars, which are solid carbonaceous materials with suitable physicochemical properties, are of great interest due to their increasing applications as soil conditioners, slow-release fertilizers and adsorbents. In this sense, the conversion of industrial biological wastes produced in large quantities such as corncob (CC) into value-added hydrochars with an applicable technique such as hydrothermal carbonization can have a great impact. In this study, it was aimed to synthesize hydrochars from solid food waste such as CC by microwave-assisted (MHC) and subcritical water (SHC) hydrothermal carbonization methods. It is also aimed to investigate the ammonium adsorption performances of hydrochars synthesized by two different hydrothermal carbonization methods from water. The characterization of hydrochars synthesized by MHC and SHC methods was provided by SEM-EDX, FT-IR, zeta potential and nitrogen adsorption-desorption analyzes. According to the EDX results, the C/O ratios (atomic %) in MHC and SHC were calculated as 0.55 and 0.35, respectively. BET surface areas of hydrochars produced from nitrogen adsorption-desorption isotherms by MHC and SHC methods were determined as 6.40 m2 g-1 and 5.20 m2 g-1, respectively. Nitrogen adsorption-desorption isotherms also showed that hydrochars have 3 different pore types (micro, meso and macro). The effects of different operating conditions such as temperature, pH, initial ammonium concentration and amount of adsorbent on ammonium adsorption were investigated using the response surface method (RSM) central composite design (CCD) model. From the analysis of variance (ANOVA) results, it was determined that the most effective variable for both hydrochars was pH. The highest ammonium adsorption for MHC and SHC was determined as 10.37 and 9.71 mg g-1, respectively, in the study with 35 °C temperature, pH 6.5, initial ammonium concentration 40 mg g-1, adsorbent amount 1.5 g L-1. Ammonium adsorption equilibrium data on hydrochars at different initial ammonium concentrations under optimum conditions were applied to Langmuir and Freundlich isotherm models. It was determined that the ammonium adsorption to the hydrochars obtained by MHC and SHC conformed to the Langmuir isotherm model and the maximum adsorption capacities were 13.09 and 10.54 mg g-1, respectively.
Benzer Tezler
- Subkritik su ortamında katı gıda atığından hidrokömür sentezlenmesi ve sulardan kristal viyole boyasının gideriminde performansının değerlendirilmesi
Synthesis of hydrochar from solid food waste in subcritical water medium and evaluation of its performance in the removal ofcrystal violet dye from water
SAMER KHALAF
- Atık ceviz kabuklarından subkritik su ortamında hidrokömür sentezi ve kozmetik alanında kullanımı
Hydrochar synthesis from waste walnut shells in subcritical water medium and its use in cosmetics
HIBA ALHOUSNY
- Bazı tarımsal ve endüstriyel katı atıkların atıksu arıtımında kullanım potansiyelinin araştırılması
Investigation of beneficial uses of some agricultural and industrial solid wastes in wastewater treatment
MOHAMMED ABDUL-FATTAH SALEH
Doktora
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiMersin ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUTLU YALVAÇ
PROF. DR. NADİR DİZGE
- Hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile hidrokömür sentezi, modifikasyonları ve katalitik etkilerinin incelenmesi
Hydrocoal synthesis by hydrothermal carbonization method, modifications and investigation of their catalytic effects
GALİP BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN GÖZMEN SÖNMEZ
DR. ÖZKAN GÖRMEZ
- Sürdürülebilir karbon malzemelerin hidrotermal sentezi, karakterizasyonu ve uygulaması
Hydrothermal synthesis, characterization and application of sustainable carbon materials
HAMZA ŞİMŞİR
Doktora
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURETTİN ELTUĞRAL
PROF. DR. SELHAN KARAGÖZ