TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri (Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği, Kimya Mühendisliği) Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010

Transkript

1 TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri (Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği, Kimya Mühendisliği) Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010 GRUP AKTİF PROJE ADI AYÇİÇEĞİ ATIKLARINDAN AKTİF KARBON ÜRETİMİ PROJE EKİBİ Aslı Özge AĞKAYA Emre GÜNER Furkan AY PROJE DANIŞMANLARI Prof. Dr. Mehmet AY Prof. Dr. Ahmet GÜRSES Prof. Dr. Metin GÜRÜ KEPEZ/ÇANAKKALE TEMMUZ-2010

2 PROJENİN AMACI Sanayide kullanımı olmayan ayçiçeği atıklarından aktif karbon üretimi yapılarak değerlendirilmesi. GİRİŞ Günümüzde ayçiçeği büyük ölçüde yemeklik yağ gereksinimini karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Bazı ülkelerde yağlık ayçiçeği çeşitlerinin yanı sıra çerezlik çeşitlerin üretimi de yapılmaktadır (Lofgren, 1978). Bu çeşitlerin taneleri besin maddelerince zengin olup, tuz, tereyağı, ve bal ile karıştırılarak şekerleme yapımında kullanılmakta, sebze, balık, et ve salata üzerine çeşni olarak ilave edilmekte, gerek kavrulmuş, gerekse kavrulmamış halde çerez şeklinde de tüketilmektedir (Millete,1974). Ayçiçeği tohumunda ortalama olarak %36 yağ (%22-50),%17 ham protein (%14-20), %15 karbonhidratlar %(10-20), %20 selüloz (%15-25), %8 su (%5-11) ve %4 kül (%3-5) bulunur (Atakişi, 1999). (2) Aktif karbon, büyük kristal formu ve oldukça geniş iç gözenek yapısı ile karbonlu adsorbanlar ailesini tanımlamada kullanılan genel bir terimdir. Aktif karbonlar, insan sağlığına zararsız, kullanımlı ürünler olup, oldukça yüksek bir gözenekliliğe ve iç yüzey alanına sahiptirler. Aktif karbonlar, çözeltideki molekül ve iyonları gözenekleri vasıtasıyla iç yüzeylerine doğru çekebilirler ve bu yüzden adsorban olarak adlandırılırlar. (1) 1

3 MATERYAL VE YÖNTEM Materyal *2 kg Ayçiçeği atığı *1 kg ZnCI 2 (Çinko klorür) *1 litre %37 lik HCI (Hidroklorik asit) *10 g metilen mavisi *Ticari aktif karbon *Saf Su *Argon gazı *Nuçe erleni *Vakum pompası *20 Adet Whatman40-42 model filtre kağıdı *ph metre *Süzgeç düzeneği *Kapaklı kroze *Erlen ve Beher *Etüv *Termometre *Havan veya değirmen *Elek serisi *Kül fırını Yöntem Bu çalışmada kullanılan ayçiçeği çekirdekleri Çanakkale den temin edilmiş, etüvde 105 o C de kurutularak öğütülmüştür. Fiziksel aktivasyon 5g örnek argon atmosferinde 900 o C de 1 saat süreyle ısıtmak suretiyle gerçekleştirilmiştir. Kimyasal Aktivasyon ise % 1 lik ZnCI2 çözeltisinin 200 ml sine 10g öğütülmüş ayçiçeği çekirdeği konularak 2 saat süreyle karıştırıldı. Karışım süzüldü ve kalıntı 900 o C de 1 saat süreyle argon atmosferinde ısıtıldı. Daha sonra 3M HCI ile yarım saat karıştırıldı ve katı kalıntı süzülerek nötr ph ya kadar yıkandı. Son olarak 105 o C de 1 saat süreyle kurutuldu. Metilen mavisi adsorpsiyon deneyleri dibi düz yuvarlak balonlarda 100 ml farklı konsantrasyondaki çözeltiler ile 0,2g/100ml katı/sıvı oranında 1 saat süreyle karıştırma yapılarak gerçekleştirildi. Karışımlar süzüldü ve 666 nm de UV-VIS spektrofotometre kullanılarak MB tayini yapıldı. Ayrıca MB nin standart kalibrasyon eğrisi çizildi. (3) 2

4 Absorbsiyon 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 y = 0,227x + 0,0282 R 2 = 0, Konsantrasyon(ppm) Şekil 1. MB ye ait kalibrasyon grafiği Ayrıca 50 ml 100 ppm MB çözeltisi ile 2g/100ml katı/sıvı oranında oranında işlem görmemiş fiziksel olarak aktive edilmiş ve kimyasal olarak aktive edilmiş örneklerle adsorpsiyon testleri de yapılmıştır. Daha önceki adsorpsiyon verileri izoterm incelemeleri için kullanılmıştır. 3

5 SONUÇLAR VE TARTIŞMA Q (mg/g) C (mg/l) Şekil 2. Fiziksek olarak aktive edilerek üretilmiş aktif karbonun metilen mavisinin adsorpsiyonunun denge konsantrasyonu ile değişimi (Adsorpsiyon süresi 1saat) Şekil 2 den görüldüğü gibi kimyasal olarak aktive edilmiş aktif karbon örneğinin MB adsorplama kapasitesi artan denge konsantrasyonu ile artmakta ve yüksek konsantrasyonlarda sabit kalma eğilimi göstermektedir. Buna göre MB adsorpsiyonun difüzyon kontrollü olarak gerçekleştiği, katyonik bir boyu olan metilen mavisinin aktif karbon yüzeyindeki fonksiyonel gruplarla elektrostatik etkileşmelerle bağlandığı düşünülebilir Q (mg/g) C (mg/l) Şekil 3. Kimyasal olarak aktive edilerek üretilmiş aktif karbonun metilen mavisinin adsorpsiyonunun denge konsantrasyonu ile değişimi (Adsorpsiyon süresi 1saat) 4

6 Bu şekilde metilen mavisinin konsantrasyonun artması ile adsorplanan miktarının arttığı ancak denge konsatrasyonuna bağımlılığın daha yüksek olduğu görülebilir. Yüksek denge konsantrasyonlarında adsorplanan miktarın fiziksel olarak aktive edilmiş örneğe göre daha düşük olduğu yine bu şekilden görülmektedir.buna göre kimyasal olarak aktive edilmiş örnekte por (gözenek) gelişiminin mikro gözenekliliğe doğru gerçekleştiği düşünülebilinir Q (mg/g) C (mg/l) Şekil 4 Kimyasal aktivasyonla üretilmiş aktif karbonun metilen mavisinin adsorpsiyonunun denge konsantrasyonu ile değişimi (Adsorpsiyon süresi 24 saat) Şekil 4 ten artan adsorpsiyon süresiyle metilen mavisinin daha düşük denge konsantrasyonunda daha yüksek bir verimle adsorplandığı bunun yukarıdaki açıklamayı desteklediği görülmektedir. Tablo 1. Ham, fiziksel aktivasyon ve kimyasal aktivasyon görmüş örneklerin adsorpsiyon kapasiteleri Örnek Adsorplanan miktar (mg/g) Ham çekirdek kabuğu 6,16 Fiziksel aktivasyon 6,21 Kimyasal aktivasyon 64,73 5

7 Tablo 1 den ancak kimyasal aktivasyon sonucunda por gelişiminin gerçekleştiği ve ham ve fiziksel aktivasyon ile üretilmiş aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesine göre gözlenen on katlık artış por dağılımının mikro yönde gerçekleştiğini işaret etmektedir. Sonuç olarak ayçiçeği çekirdek kabuklarının kimyasal aktivasyonla aktif karbon üretmek için uygun bir başlangıç maddesi olduğu ve ülkemizde yaygın olarak karşılaştığımız atık olduğu gerçeği dikkate alındığında ekonomik olarak ta önemli bir hammadde kaynağı olduğu söylenebilir. KAYNAKLAR 1) Damlı, D. Telciler, K. ; Aktif Karbon Yardımıyla Tekstil Atık Sularındaki Boyarmadde ve Zararlı Kimyasal Giderimi Özel EGE Lisesi 2) H. Valdes, M. Sanches-Polo, J. Rivera-Utrilla and C. A. Zaror, Recevied June 18, 2001 Effect of ozone treatment on surface properties of activated carbon 3) Qingrong Qian, Motoi Machida, Hideki Tatsumoto, Bioresource technology 98 (2007) Prepartion of activated carbons form cattle-manure compost by zinc chloride activation, Received 14 October 2005; received in revised from 21 December 2005; accepted Available online 9 March 2006 TEŞEKKÜR Çalıştay koordinatörü: Prof. Dr. Mehmet AY a Sunuları ve çalışmalarıyla bizleri aydınlatan; Danışmanlarımız: Prof. Dr. Ahmet GÜRSES Prof. Dr. Mehmet AY Prof. Dr. Metin GÜRÜ Yüksek lisans öğrencisi Ferah CÖMERT e Tüm çalıştay ekibine TEŞEKKÜRLERİMİZİ ARZ EDERİZ. 6

8 GRUP ÜYELERİNİN ÖZGEÇMİŞLERİ Furkan AY (Hitit Üniversitesi Kimya Bölümü ÇORUM) Edirne ilinde, 1988 yılında doğdu. İlkokulun bir kısmını Sarıkamış Kars ta bir kısmını da Sakarya da, ortaokulu Sakarya ve Ankara da, liseyi ise Ankara da okudu. Önlisans eğitimini Samsun da Ondokuz Mayıs Üniversitesinde İnşaat Teknolojisi Bölümünde tamamladı. Lisans eğitimini ise Çorum da Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünde devam etmektedir. Aslı Özge AĞKAYA (Erciyes Üniversitesi Kimya Bölümü KAYSERİ) Ankara ilinde, 1990 yılında doğdu. İlk ve ortaokulu Kent Koop ilköğretim okulunda, liseyi Batıkent (YDA) lisesinde okudu. Lisans eğitimini Kayseri de Erciyes Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünde devam etmektedir. Emre GÜNER (Marmara Üniversitesi Kimya Bölümü İSTANBUL) Tokat ilinde, 1989 yılında doğdu. İlköğretim 4. sınıfa kadar Günçalı ilköğretim okulunda, eğitiminin geri kalan kısmını Orhan Veli ilköğretim okulunda tamamladı. Silivri lisesinde bir sene okuduktan sonra Mustafa Kemal (And.) lisesinde lise eğitimin bitirdi. Lisans eğitimini İstanbul da Marmara Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünde tamamladı. 7