Polimer esaslı aktif karbonun kimyasal buhar biriktirme ve grafitizasyon yöntemleri ile modifiye edilmesi: Kullanım alanlarının araştırılması
Modification of polymer based activated carbon with chemical vapor deposition and graphitization methods: İnvestigation of its applications
- Tez No: 902595
- Danışmanlar: PROF. DR. SELİN ŞAHİN SEVGİLİ, DR. ELİF TAHTASAKAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Bu çalışmada süspansiyon polimerizasyonu yöntemiyle yüzey alanları ve gözenek yapıları birbirinden farklı polimer bazlı küresel aktif karbonlar sentezlenmiştir. 1984,0557 m2/g yüzey alanı, 1,7206 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 34,688 Å ortalama gözenek çapına sahip polimer bazlı küresel aktif karbondan kimyasal buhar biriktirme yöntemi kullanılarak karbon moleküler elek (CMS) üretimi gerçekleştirilmiştir. CMS üretimini etkileyen faktörler (biriktirme sıcaklığı, metan akış hızı ve biriktirme süresi) ve seviyeleri, N2 izotermlerinden yararlanılarak Yüzey Merkezi Kompozit Tasarımı (Face Centered Composite Design-FCCD) deney tasarım yöntemi ile optimize edilmiştir. Üretilen CMS'lerden CMS1 en yüksek N2 adsorpsiyon kapasitesine sahipken, gözeneklerinde en çok pirolitik karbon biriken CMS8 olmuştur. CMS8'in gerek N2 izotermi gerek SEM görüntüleri incelendiğinde heterojen, yani mikro ve mezo gözeneklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Çalışmanın diğer bölümünde, 952,7325 m2/g yüzey alanı, 0,3893 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 16,345 Å ortalama gözenek çapına sahip polimer bazlı küresel aktif karbondan grafitizasyon yöntemiyle grafitik karbon (GK) üretimi gerçekleştirilmiştir. Öncelikle grafitizasyona basıncın etkisini belirlemek için atmosferik basınç ve vakum altında çalışmalar yapılmış, elde edilen GK'lerin N2 izotermleri incelendiğinde vakum altında çalışılmaya karar verilmiştir. Sonrasında vakum ortamında ve sabit sıcaklıkta (1750 °C) grafitizasyon süresi 5 saatken, 10 ve 20 saatlik çalışmalar yapılarak grafitizasyona zamanın etkinsin çok az olduğu N2 izotermlerinden tespit edilmiş, bu nedenle üretim maliyetini düşürmek adına grafitizasyon süresi 5 saat seçilmiştir. Son olarak grafitizasyona sıcaklığın etkisini tespit etmek için 1000, 1250, 1500 ve 1750 °C'de GK üretim çalışmaları yapılmıştır. Üretilen GK'lerin BET, SEM ve RAMAN ile yapılan analizleri incelendiğinde 1750 °C'de yapılan grafitizasyonun daha yüksek olduğu görülmüştür. Böylece 1750 °C ve 5 saatlik vakum ortamında elde edilen GK-V-5-1750'nin ve ticari ürün Tenax® ile BTEX'lerin (Benzen, Toluen, Etil benzen, Ksilen) adsorpsiyon ve desorpsiyon çalışmaları TD-GC-MS (Termal Desorpsiyon-Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi) ile yapılmış olup, analiz sonuçları incelendiğinde GK-V-5-1750 ürününün ticari malzeme ile benzer özellikler taşıdığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, polymer-based spherical activated carbons with different surface areas and pore structures were synthesized using the suspension polymerization method. Carbon molecular sieves (CMS) were produced from polymer-based spherical activated carbon with a surface area of 1984.0557 m2/g, a total pore volume of 1.7206 cm3/g and an average pore diameter of 34.688 Å using the chemical vapor deposition method. The factors affecting CMS production (deposition temperature, methane flow rate and deposition time) and their levels were optimized with the Face Centered Composite Design (FCCD) experimental design method, using N2 isotherms. While CMS1 had the highest N2 adsorption capacity among the CMSs produced, CMS8 had the most pyrolytic carbon accumulated in its pores. When both the N2 isotherm and SEM images of CMS8 were examined, it was determined that the material was heterogeneous, possesing both micro and meso pores. In the other part of the study, graphitic carbon (GK) was produced by graphitization of polymer-based spherical activated carbon with a surface area of 952.7325 m²/g, a total pore volume of 0.3893 cm³/g, and an average pore diameter of 16.345 Å. Initially, studies were conducted under atmospheric pressure and vacuum to determine the effect of pressure on graphitization, and after examining the N2 isotherms of the obtained GKs, it was decided to continue working under vacuum. Subsequently, in a vacuum environment at a constant temperature (1750 °C), graphitization durations of 10 and 20 hours were tested, while the 5-hour duration was found to be sufficient for minimal impact on graphitization as determined from the N2 isotherms. Therefore, to reduce production costs, the 5-hour graphitization period was selected. Finally, GK production was carried out at 1000, 1250, 1500, and 1750 °C to determine the effect of temperature on graphitization. BET, SEM, and RAMAN analyses of the produced GKs indicated that graphitization was higher at 1750 °C. Thus, the adsorption and desorption studies of BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene) were performed using TD-GC-MS (Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry) on the GK-V-5-1750 sample obtained at 1750 °C for 5 hours in a vacuum, and the results revealed that the GK-V-5-1750 product had similar properties to the commercial material Tenax®.
Benzer Tezler
- Tekstil temiz üretiminde sürdürülebilirliğin araştırılması ve yenilenebilir enerji kaynaklarından aktif karbon üretimi
Investigation of sustainability on textile cleaner production and active carbon obtained from renewable of energy sources
BÜŞRA ARDIÇ KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE DİLARA KOÇAK
- Processing and characterization of cocufeni based high entropy alloys
Cocufeni esaslı yüksek entropili alaşımların üretimi ve karakterizasyonu
BURAK KÜÇÜKELYAS
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
- PZT/polimer esaslı aktif titreşim kontrolüne uygun akıllı kiriş tasarımı ve imalatı
Desinging and manufacturing of PZT/polymer based smart beams which competible active vibration control
ÖNDER TÜRKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CELALETDİN ERGÜN
DOÇ. DR. ŞAFAK YILMAZ
- Şeftali çekirdeği ve polimer esaslı aktif karbon ile sulu çözeltilerden krom (VI) giderimi
Chromium (VI) removal by using peach stone and polymer based activated carbon
DİLEK DURANOĞLU GÜLBAYIR
Doktora
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKER BEKER
YRD. DOÇ. DR. İLKNUR KÜÇÜK
- Fabrication and characterization of lanthanum manganite based perovskite nanomaterials for electrochemical capacitors
Elektrokimyasal kapasitörler için lantan manganez oksit esaslı perovskit nanomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
ESRA BİNİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK
DR. CEREN YILMAZ AKKAYA