ADSORPTION OF SYNTHETIC ORGANIC CHEMICALS: A COMPARISON OF SUPERFINE POWDERED ACTIVATED CARBON WITHPOWDERED ACTIVATED CARBON
SENTETİK ORGANIK KIMYASALLARIN ADSORPSIYONU. SUPER İNCE TOZ AKTIF KARBON İLE TOZ AKTIF KARBONUN KARŞ ILAŞTIRILMASI
- Tez No: 914737
- Danışmanlar: PROF. DR. TANJU KARANFIL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Clemson Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Literatürde, üretici tarafından tedarik edilen toz aktif karbon, su arıtımı sırasında adsorban olarak kullanılmak üzere ortalama çapı 1 qm'den düşük mikron altı partiküller üretmek için öğütülmüştür. Süper ince toz aktif karbon (SPAC), doğal organik maddelerin yanı sıra sentetik organik kimyasallarln (SOC'1er) sudan uzaklaştırılması için kullanılabilir. SPAC'ın daha büyük dış yüzey alanı ve mezogözenek hacmi nedeniyle toz aktif karbondan (PAC) daha yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğu öne sürülmüştür. SPAC'ın PAC'a göre bir diğer avantajı da küçük partikül boyutu nedeniyle adsorpsiyon sırasında hem NOM hem de SOC için daha hızlı alım oranıdır. Bu nedenle, SPAC'ın NOM ve SOC üzerindeki adsorpsiyon kapasitesini ve kinetiğini anlamak, gelecekteki çalışmalar ve kullanımı için çok onemlidir. Bu çalışmanın temel amaçları: (i) kırmanın karbon özellikleri üzerindeki etkisini anlamak, (ii) Güney Carolina, Myrtle Beach'teki damıtılmış ve deiyonize su (DDW) ve doğal sulardaki seçili SOC'ler için SPAC adsorpsiyon kapasitesini ve oranını araştırmak ve PAC adsorpsiyonu ile karşılaştlrmak, (iii) farklı özellik düzlemselliği, polarıtesi ve hidrojen/elektron verici/alıcı kabiliyetine sahip dört SOC'nin, fenantren (PNT), atrazin (ATZ), karbamazepin (CMZ) ve 2-fenilfenolün (2PP) SPAC ve PAC üzerindeki adsorpsiyon mekanizmasını değerlendirmektir. Çalışmada bir ticari PAC ve özel bir değirmen kullanılacak oluşturulan SPAC formu kullanılmıştır. izoterm ve kinetik deneyler beş farklı suda gerçekleştirilmiştir: DDW, seyreltilmiş Edisto ham nehri (DOC—4), seyreltilmiş Myrtle Beach ham suları (DOC 4mg/L ve 10 mg/L) ve Myrtle Beach arıtılmış (geleneksel arıtma sonrası) su (DOC=4 mg/L). Izoterm ve kinetik deneyler için bir hafta ve altı saatlik temas süreleri kullanılmıştır. İlk olarak, karbon özelliklerinin adsorpsiyon üzerindeki rolü incelenmiştir. SPAC ve PAC numunelerlnin karakterizasyonu, ezme işleminın aktif karbonun gözenek hacmi dağılımında ve yüzey asitliğinde bazı değişikliklere neden olduğunu göstermiştir. Toz haline getirme işleminden sonra, gözenek hacmi dağılımı esas olarak mikro gözenek bölgesinden ziyade mezogözenek ve makrogözenek bölgesinden oluşmuştur. Karbon karışımı demir, nitrojen ve oksijen içeriğinin artmasına neden olmuştur. Yüzeylerin oksidasyonu ve pHPZC değerleri azalmıştır. Ardından, damıtılmış ve deiyonize suda (DDW) ve Myrtle Beach'ten alınan doğal sularda seçilen SOC'ler için SPAC ve PAC adsorpsiyon kapasitesi ve oranı araştırılmıştır. Izoterm sonuçları, tüm PAC adsorpsiyon kapasitelerinin SPAC'tan daha yuksek olduğunu göstermiştir. Ancak adsorpsiyon kinetiği açısından SPAC, PNT, ATZ ve CMZ için tüm arka plan çözeltilerinde PAC'a göre daha hızlı alım sergilemiştir. Ote yandan, SPAC hem DDW hem de doğal sularda PAC'a kıyasla 2PP için avantajlı değildi. Bu durum birden fazla faktorden kaynaklanıyor olabilir. (i) 2PP'nin daha yuksek çözünürlüğü, (ii) diğer moleküllere kıyasla daha büyük üçüncü boyutu ve (iii) yapısında molekülü hafifçe negatif yüklü hale getiren ve yüzeyi hafifçe daha yüksek negatif yüklü olan SPAC ile etkileşimde azalmaya neden olan bir elektron verici (-OH) grubunun varlığı. NOM'un varlığı, ilk altı saatlik temas süresi boyunca dört SOC'nin SPAC tarafından adsorpsiyon oranları üzerinde küçük bir etkiye sahip olmuştur. NOM özelliklerindeki (MB ham SUVA254=4,4 ve MB ile muamele edilmiş SUVA54=2,1, Edisto SUVA254=2) ve NOM konsantrasyonlarındaki (4 mg/L'ye karşı 10 mg/L) farklılık adsorpsiyon oranlarını önemli ölçüde etkilememiştir. Tek istisna atrazin için gözlenmiştir. Özetle, bu bulgular kısa temas süresinde SPAC kullanımının PAC'a göre avantajının bileşiğe özgü olabileceğini, diğer yandan SPAC'ın denge koşullarında küçük moleküler ağırlıklı bıleşikler için avantaj1arını kaybettiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In literature, manufacturer-supplied powdered activated carbon has been ground to produce submicron particles with mean diameter lower than 1µm for use as an adsorbent during water treatment. Superfine powdered activated carbon (SPAC) can be used for removal of natural organic matter as well as synthetic organic chemicals (SOCs) from water. It has been suggested that SPAC has higher adsorption capacity than powdered activated carbon (PAC) due to larger external surface area and mesopore volume. Another advantage of SPAC over PAC is the faster uptake rate for both NOM and SOC during adsorption owing to small particle size. Therefore, understanding SPAC adsorption capacity and kinetics on NOM and SOC is crucial for future studies and usage of it. The main objectives of this study were to: (i) understand the impact of crushing on carbon characteristics; (ii) investigate the SPAC adsorption capacity and rate for selected SOCs in distilled and deionized water (DDW) and natural waters from Myrtle Beach, South Carolina, and compare with PAC adsorption; (iii) evaluate adsorption mechanism of four SOCs, phenanthrene (PNT), atrazine (ATZ) , carbamazepine (CMZ) and 2-phenylphenol (2PP), with different properties planarity, polarity, and hydrogen/electron donor/acceptor ability on SPAC and PAC. One commercial PAC and its SPAC form created using a special mill were used in the study. Isotherm and kinetic experiments were performed in five different waters: DDW, diluted Edisto raw river (DOC=4mg/L), diluted Myrtle Beach raw waters (DOC=4mg/L and 10 mg/L) and Myrtle Beach treated (after conventional treatment) water (DOC=4 mg/L). One week and six hours contact times were used for the isotherm and kinetic experiments. First, the role of carbon characteristics on the adsorption was examined. The characterization of SPAC and PAC samples showed that the crushing process caused some changes in the pore volume distribution and surface acidity of the activated carbon. After pulverization, the pore volume distribution was mainly formed by mesopore and macropore region rather than micropore region. Carbon blending caused an increase of iron, nitrogen and oxygen content. The oxidation of surfaces and pHPZC values were decreased. Then, the SPAC and PAC adsorption capacity and rate for selected SOCs in distilled and deionized water (DDW) and natural waters from Myrtle Beach were investigated. The isotherm results showed that all PAC adsorption capacities were higher than SPAC. However for adsorption kinetics, SPAC exhibited faster uptakes for PNT, ATZ and CMZ in all background solution than PAC did. On the other hand, SPAC was not advantageous for 2PP compared to PAC in both DDW and natural waters. That may result from multiple factors: (i) higher solubility of 2 PP, (ii) the larger third dimension as compared to other molecules, and (iii) the presence of an electron donating (-OH) group on its structure, which makes the molecule slightly negative charge and cause the deduction in interaction with SPAC whose surface is slightly higher negatively charged. The presence of NOM had a small impact on the adsorption rates of four SOCs by SPAC during the first six hours contact time. The difference in the NOM characteristics (MB raw SUVA254=4.4 and MB treated SUVA254=2.1, Edisto SUVA254=2) and NOM concentrations (4 mg/L vs. 10 mg/L) did not significantly impact the adsorption rates.The only exception was observed for atrazine. In summary, these findings indicated that the advantage of using SPAC over PAC at the short contact time can be compound specific; on the other hand, SPAC loses its advantages for small molecular weight compounds at equilibrium conditions.
Benzer Tezler
- Pervaporasyon ile ipa/su ve MTBE/metil alkol azeotropik karışımlarının ayrılması
Başlık çevirisi yok
NİLÜFER DURMAZ (HİLMİOĞLU)
Doktora
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTemel İşlemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA TÜLBENTÇİ
- Anilin ve 2,4,6-triklorfenolün değişik adsorplayıcılara adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of the adsorption of aniline and 2,4,6-trichlorophenol on different adsorbents
ŞEFİKA ŞULE KAFKAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ AKTAŞ
- Immobilization of lipase enzyme onto precipitated silica and synthesis of polycaprolactone
Lipaz enziminin çöktürülmüş silika üzerine immobilizasyonu ve polikaprolakton sentezi
NUREFŞAN GÖKALP
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Organofosfatlı pestisitlerin Meriç-Ergene havzasındaki sulak alanlarda akıbetinin incelenmesi
Fate of organophospate pesticides in wetland sediments in Meric-Ergene basin
ÇAĞRI ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Ziraatİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MAHMUT EKREM KARPUZCU
- Su adsorpsiyon kapasitesi nispeten yüksek zeolitler ve kaplamalarının hazırlanması
Preparation of zeolites and their coatings with relatively high water adsorption capacities
ZÜLFİYE DAĞLI
Doktora
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELKON TATLIER
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM TAŞDELEN YÜCEDAĞ