Metilen Mavisi Adsorpsiyonu için Mercimek Saplarından Aktif Karbon ve Karbon Moleküler Eleklerin Sentezi ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, genellikle hayvan yemi olarak değerlendirilen mercimek saplarından elde edilen hidrokömür kullanılarak hidrotermal yöntemle aktif karbon sentezlenmiştir. Böylece düşük katma değerli bir biyokütle kaynağı daha yüksek katma değerli bir ürüne dönüştürülmüştür. Aktif karbon, kimyasal aktivasyon yöntemi ile ZnCl? aktivatörü kullanılarak sentezlenmiş, ardından kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile karbon moleküler elek elde edilmiştir. Sentezlenen aktif karbon ve karbon moleküler eleklerin karakterizasyonu FTIR, BET ve SEM analiz teknikleri kullanılarak yapılmıştır. SEM analiz sonuçları sentezlenen aktif karbonun hidrokömür ve ham mercimek sapına göre daha gözenekli bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Sentezlenen aktif karbon ve karbon moleküler elek, organik kirleticilerin giderimi için metilen mavisi adsorpsiyonunda kullanılmıştır. Bu işlemde adsorpsiyon performansını etkileyen pH ve başlangıç konsantrasyonu gibi parametreler incelenmiş ve adsorpsiyon kinetiği belirlenmiştir. Metilen mavisi adsorpsiyon denge verileri Langmuir ve Freundlich izotermlerine uygulandı ve sistemin Langmuir izotermine en iyi uyumu gösterdiği belirlendi. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) aktif karbon için 98 mg/g ve karbon moleküler elek için 87 mg/g olarak belirlendi. Ayrıca, her iki adsorban için metilen mavisi adsorpsiyon kinetiğinin psödo-ikinci dereceden kinetik modele uyduğu sonucuna varıldı. Bu çalışma, mercimek sapları gibi tarımsal atıkların yüksek performanslı adsorban malzemelere dönüştürülerek çevre kirliliğini azaltmada etkili bir şekilde kullanılabileceğini ortaya koymaktadır.

In this study, activated carbon was synthesized using hydrochar obtained from lentil stalks, which is generally evaluated as animal feed, by hydrothermal method. Thus, a low value-added biomass source was transformed into a higher value-added product. Activated carbon was synthesized using ZnCl? activator by chemical activation method and then carbon molecular sieve was obtained by chemical vapor deposition method. Characterization of synthesized activated carbon and carbon molecular sieves was carried out using FTIR, BET and SEM analysis techniques. SEM analysis results showed that synthesized activated carbon had a more porous structure compared to hydrochar and raw lentil stalk. Synthesized activated carbon and carbon molecular sieve were used in methylene blue adsorption for the removal of organic pollutants. In this process, parameters such as pH and initial concentration affecting adsorption performance were investigated and adsorption kinetics were determined. Methylene blue adsorption equilibrium data were applied to Langmuir and Freundlich isotherms and it was determined that the system showed the best fit to Langmuir isotherm. The maximum adsorption capacity (qmax) was determined as 98 mg/g for activated carbon and 87 mg/g for carbon molecular sieve. In addition, it was concluded that the methylene blue adsorption kinetics for both adsorbents fit the pseudo-second-order kinetic model. This study reveals that agricultural wastes such as lentil stalks can be effectively used in reducing environmental pollution by converting them into high-performance adsorbent materials.