Biyokütle gazlaştırılması ile üretilen biyoçardan aktif karbon üretimi
Production of active carbon from biochar by biomass gasification
- Tez No: 976767
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT DOĞRU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora çalışmasının amacı, meşe yongası ve kayısı çekirdeği kabuğu biyokütlelerinin gazlaştırılması sonucu elde edilen biyoçar yan ürününün bir sistem geliştirilerek fiziksel ve kimyasal metotlar ile aktive edilmesi ve üretilen bu aktif karbonların karakteristiklerinin incelenmesidir. Biyoçar, biyokütlenin kısmi hava kullanılarak termal metotla sentez gazına dönüştürülmesi sonrasında oluşan karbon içeriği yüksek yan üründür. Biyokütle gazlaştırma işlemi sonucunda karbon muhtevası yüksek olan biyoçar yan ürün olarak oluşmaktadır. Odunsu biyokütlelerden yan ürün olarak elde edilen biyoçarın içeriği genel olarak ağırlıkça karbon (%80-85) ve azot, hidrojen, oksijen, fosfor, kalsiyum, magnezyum, demir gibi elementleri içermektedir. Biyoçarın işlevsel değerinin artırılması ve aktif karbon olarak kullanılabilmesi için birtakım fiziksel ve/veya kimyasal aktivasyon metotları uygulanmalıdır. Biyoçarın aktif karbon formuna dönüştürülmesi için iki farklı yöntem kullanılmıştır. Biyoçar öncelikli olarak belirli kirleticilerden arındırılmış sonrasında fiziksel aktivasyon metodu kullanılarak yüksek sıcaklıkta (700-900 °C) CO2 gaz ve H2O (buhar) ortamında aktivasyona tabi tutulmuştur. Kimyasal aktivasyon metotdunda ise biyoçar bir kimyasal bileşik (KOH ve ZnCl2) ile emdirme işlemine maruz bırakıldıktan sonra belirli sıcaklıklarda (500-900 °C) termal olarak aktive edilmiştir. Bu çalışmada aktivasyonu gerçekleştirilen biyoçarın öncelikle kütle kaybına ve yüzey özelliklerine bakılmıştır. Aktif karbon kullanımına uygun görülen malzemeler için devamındaki analizler gerçekleştirilmiştir. FT-IR Spektroskopisi, XRD, EDS, SEM çekimi ve zeta potansiyeli yöntemleriyle analiz edilmiş ve analizler yorumlanmıştır. Hazırlanmış olan aktif karbonları ile metilen mavisi ve fenol adsorpsiyonu sıcaklık, zaman ve derişime bağlı olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon denge deneysel verilerinden Langmuir ve Freundlich modellerine uygunluğu incelenerek araştırılmıştır. Ayrıca aktif karbonların kinetik çalışmaları yapılarak belirli modellerde hesaplamaları yapılmıştır. Elde edilen bilgiler sonucunda biyoçardan deneysel ölçekte aktif karbon üretim sistemi geliştirilmiş ve tezde sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
The aim of this doctoral study is to develop a system to activate biochar byproducts obtained from gasification of oak woodchip and apricot kernel shell biomasses by using physical and chemical methods, and then to examine the characteristics of the activated carbon. Biochar is a carbon-rich byproduct derived from the conversion of biomass to synthesis gas (syngas) through the thermal method by using partial air. As a result of the gasification process of the biomass, the carbon-rich biochar is produced as a by-product. The general content of the biochar obtained as a byproduct from woody biomass includes mostly (80-85%) carbon and elements such as nitrogen, hydrogen, oxygen, phosphorus, calcium, magnesium, and iron. In order to increase the functional value of the biochar and to be used as activated carbon, some physical and/or chemical activation methods must be applied. Two different methods were used to convert the biochar into an activated carbon form. The biochar was firstly purged from certain pollutants and then activated at high temperature (700-900 °C) in a CO2 and H2O (vapor) environment by using the physical activation method. In the chemical activation method, the biochar was thermally activated at certain temperatures (500-900 °C) after being exposed to a chemical compound (KOH and ZnCl2) impregnation process. In this study, firstly, the mass loss and surface properties of the activated biochar were examined. Subsequent analyses were carried out for materials that were deemed suitable for the use of activated carbon. It was analyzed with FT-IR Spectroscopy, XRD, EDS, SEM and Zeta potential methods, and these analyses were interpreted. Activated carbons, methylene blue and phenol adsorption were examined depending on temperature, time and concentration. Adsorption equilibrium experimental data were investigated by examining their suitability for Langmuir and Freundlich models. Furthermore, kinetic studies on activated carbons were conducted, and calculations were made in certain models. As a result of the information obtained from this study, an activated carbon production system from biochars was developed on an experimental scale and presented in the thesis.
Benzer Tezler
- Fındık kabuklarının gazlaştırılması ile hidrojence zengin sentez gazı üretiminin ekserji analizi
Exergy analysis of hydrogen-rich syngas production from gasification of hazelnut shells
EMİRHAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN
- Yukarı akışlı sabit yatak gazlaştırıcıda biyokütle gazlaştırılması
Biomass gasification in an updraft fixed bed gasifier
KAMİLE ERTAŞ IŞIK
Doktora
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT DOĞRU
- Biyokütle yakıtlı bir birleşik gaz-buhar güç çevrimitasarımı
Design of a combined gas-steam power cycle with biomass fuel
SİNA DEKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Farklı biyokütle atıklarının su buharı gazlaştırması
Steam co-gasification of various biomass wastes
AGİEB ELNAZİR AGİEB HAMMAD
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZKAN MURAT DOĞAN
- Gasification and mathematical modelling of solid fuels in a downdraft gasifier
Katı yakıtların aşağı akışlı gazlaştırıcıda gazlaştırılması ve matematiksel modellenmesi
EBUBEKİR SIDDIK AYDIN
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU