| dc.description.abstract | Activated carbon can be used in the adsorption of volatile organic compounds in abundant quantity in indoor air. This study aims to produce a material to be used for cleaning the indoor air.using activated carbon transformed from horse chestnut (Aesculus hippocastanum L.) shell, which is a kind of organic lignocellulosic waste and easily found in nature. The scope of the research consists of activated carbon production, characterization processes, hydrogen storage capacity measurements, formaldehyde and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, m, p-xylene, o-xylene) adsorption experiments and cost-benefit analysis.
Activated carbon was produced by chemical activation method using carbonization process at different temperatures (400, 500, 550, 600, 700, 800 and 900°C) and at different concentrations (1 M, 3 M and 5 M) of ZnCl2 in order to determine the most efficient production conditions of activated carbon. As a result of the characterization tests, optimum conditions were determined as the carbonization process at 600°C and the use of ZnCl2 at 3 M concentration. The characteristic properties of activated carbon were revealed by conducting BET, SEM/EDX, XRD, FTIR-ATR, DTA/TG analyzes of the activated carbon samples and measuring the hydrogen storage capacity. Hydrogen storage capacities were tested using ZnCl2 at 25°C and -196°C. The highest capacity was found in the use of 3 M ZnCl2 and at -196°C temperature. Accordingly, capacity was measured as 3.18 wt% under 43907.27 mbar pressure.
A batch reactor with a volume of 0.002 m3 was produced by using glass material for adsorption experiments. In the experiments, commercial activated carbon removal efficiencies purchased from the market were compared with the efficiency of activated carbon produced within the scope of the thesis. Considering the limit values for formaldehyde and BTEX gases values with low concentrations for formaldehyde of 170±14.92, 260±23.76, 720±47, 1040±68.47, 1220±72.14, 1900±83.37, 3290±95.44 and 7650±111.18 μg/m3. Highly concentrated formaldehyde values were studied as 30,000±207,44, 50,000±338,61, 60,000±376,89 and 110,000±497,21 μg/m3. Initial concentrations were determined as 2.4±0.45, 5.5±1.09, 54±10.73 and 322±47.80 μg/m3 for benzene, 3.7±0.58, 9±2.62, 86±15.83 and 414±47.26 μg/m3 for toluene, 9±0.66, 9.2±1.59, 90±15.55 and 430±46.64 μg/m3 for ethylbenzene, 3.4±0.72, 8.5±1.32, 83±12.95 and 397±82.10 μg/m3 for m, p-xylene, 5.2±0.82, 10±2.49, 100±24.38 and 483±102.67 μg/m3 for o-xylene, 18.5±1.89, 42±4.97, 412±48.74 and 2045±203.37 μg/m3 for BTEX. Isotherm parameters for commercial activated carbon and activated carbon produced within the scope of the thesis are presented by comparing. The data were applied to Dubinin-Radushkevich, Langmuir and Freundlich isotherms, and it was observed that the isotherms favorable to the equilibrium data. It was determined that the findings are more suitable for the Freundlich isotherm among these isotherms.
The best performing values in terms of efficiency were found at low concentrations. In the formaldehyde removal test conducted at a concentration of 170±14.92 μg/m3, the efficiency of commercial activated carbon was 47.83%, while the efficiency of the produced activated carbon reached 73.37%, and the highest concentration value was 110,000±497.21 µg/m3. While the values were 26.39% for commercial activated carbon, it was 32.89% for activated carbon produced within the scope of the thesis. Commercial activated carbon was 65.23%, while the activated carbon produced was 73.86% at benzene removal experiment. Commercial activated carbon was 43.44%, while the activated carbon produced was 63.31% at toluene removal experiment. Commercial activated carbon was 50.08%, while the activated carbon produced was 65.96% at ethylbenzene removal experiment. Commercial activated carbon was 42.04%, while the activated carbon produced was 60.28% at m, p-xylene removal experiment. Commercial activated carbon was 78.99%, while the activated carbon produced was 88.07% at o-xylene removal experiment. Commercial activated carbon was 52.43%, while the activated carbon produced was 71.7% at BTEX removal experiment.
The efficiency values obtained with the activated carbon produced within the scope of the thesis were found to be higher than commercial activated carbon for formaldehyde and BTEX concentrations. It was determined that horse chestnut shell is a raw material with a high potential due to its pore structure, high surface area and adsorption capacity in activated carbon production. It was found efficient for the removal of formaldehyde and BTEX from indoor air using decorative products containing activated carbon. | tr_TR |
| dc.description.ozet | İç ortam havasında bol miktarda bulunan uçucu organik bileşiklerin adsorpsiyonunda aktif karbonlar kullanılabilmektedir. Çalışmada, lignoselülozik yapıda organik bir atık olan ve doğada kendi halinde rahatlıkla bulunabilen at kestanesi (Aesculus hippocastanum L.) kabuğundan aktif karbon üretilip iç ortam havasından Formaldehit ve BTEX gideriminde kullanılacak bir malzeme elde edilmesi amaçlanmıştır. Araştırma kapsamını, aktif karbon üretimi, karakterizasyon işlemleri, hidrojen depolama kapasitesi ölçümleri, formaldehit ve BTEX (benzene, toluen, etilbenzen, m, p-ksilen, o-ksilen) adsorpsiyon deneyleri ve fayda-maliyet analizi oluşturmaktadır.
Aktif karbonun en verimli üretim koşullarını belirlemek amacıyla farklı sıcaklıklarda (400, 500, 550, 600, 700, 800 ve 900°C) karbonizasyon işlemi ve farklı konsantrasyonlarda (1 M, 3 M ve 5 M) ZnCl2 kullanılarak kimyasal aktivasyon yöntemiyle aktif karbon üretilmiştir. Karakterizasyon testleri sonucunda optimum koşullar 600°C’ de karbonizasyon işlemi ve 3 M konsantrasyonunda ZnCl2 kullanımı olarak tespit edilmiştir. Aktif karbon numunelerinin BET, SEM/EDX, XRD, FTIR-ATR, DTA/TG analizleri yapılarak ve hidrojen depolama kapasitesi ölçülerek aktif karbonun karakteristik özellikleri ortaya konmuştur. Hidrojen depolama kapasiteleri farklı konsantrasyonlarda ZnCl2 kullanılarak 25°C ve -169°C’ de test edilmiştir. En yüksek kapasite 3 M ZnCl2 kullanımında ve -169°C’ de bulunmuştur. Buna göre, depolama kapasitesi 43.907,27 mbar basınç altında ağırlıkça %3,18 olarak ölçülmüştür.
Adsorpsiyon deneyleri için cam malzeme kullanılarak 0,002 m3 hacimli sızdırmaz kesikli reaktör üretilmiştir. Deney düzeneği ve ölçüm cihazları kullanılarak yapılan deneylerde, giderim verimleri piyasadan satın alınan ticari aktif karbonu referans alınarak karşılaştırılmıştır. Formaldehit ve BTEX gazları için limit değerleri göz önünde bulundurularak sırasıyla formaldehit için düşük konsantrasyona sahip değerler 170±14.92, 260±23.76, 720±47.61, 1040±68.47, 1220±72.14, 1900±83.37, 3290±95.44 ve 7650±111.18 μg/m3 ve yüksek konsantrasyona sahip değerler 30.000±207,44, 50.000±338,61, 60.000±376,89 ve 110.000±497,21 μg/m3 olarak çalışılmıştır. Benzen için; 2,4±0,45, 5,51,09±, 54±10.73 ve 322±47.80 μg/m3, toluen için; 3,7±0,58, 9±2,62, 86±15.83, 414±47.26 μg/m3, etilbenzen için; 3,9±0,66, 9,2±1,59, 90±15.55, 430±46.64 μg/m3 , m, p-ksilen için; 3,4±0,72, 8,5±1,32, 83±12.95, 397±82.10 μg/m3, o-ksilen için 5,2±0,82, 10±2.49, 100±24.38, 483±102.67 μg/m3, BTEX için 18,3±1,89, 42±4.97, 412±48.74 ve 2045±203.37 μg/m3 olmak üzere farklı başlangıç konsantrasyonları belirlenmiştir. Ticari aktif karbon ve tez kapsamında üretilen aktif karbon için izoterm parametreleri karşılaştırılarak sunulmuştur. Deneyler sonucunda elde edilen veriler Dubinin-Radushkevich, Langmuir ve Freundlich izotermlerine uygulanmış, izotermlerin denge verilerini iyi bir şekilde temsil ettiği gözlenmiştir. Bu izotermler arasında bulguların Freundlich izotermine daha uygun olduğu belirlenmiştir.
Verim açısından en iyi performans gösteren değerler, düşük konsantrasyonlar olarak bulunmuştur. 170±14.92 μg/m3 konsantrasyonda yapılan formaldehit giderim deneyinde ticari aktif karbonun verimi %47,83 iken üretilen aktif karbonda verim %73,37’e değerine ulaşmıştır. 7650±111.18 μg/m3 başlangıç konsantrasyonunda bu değerler ticari aktif karbonda %35,99, tez kapsamında üretilen aktif karbonda %47,58’e düşmüştür. Benzen giderim deneyinde, ticari aktif karbon %65,23 iken üretilen aktif karbon %73,86’dir. Toluen deneyinde ticari aktif karbon %43,44 iken üretilen aktif karbonda %63,31’dir. Etilbenzen deneyinde ticari aktif karbon %50,08 iken üretilen aktif karbon %65,96’dır. M, p-ksilen deneyinde ticari aktif karbon %42,04, üretilen aktif karbon %60,28’dir. O-ksilen deneyinde ticari aktif karbon %78,99 iken üretilen aktif karbon %88,07’dir. BTEX deneyinde ise 18,5 μg/m3 konsantrasyonda ticari aktif karbon %52,43, üretilen aktif karbon %71,7 verim sağlamıştır.
Tez kapsamında üretilen aktif karbon ile elde edilen verim değerleri formaldehit ve BTEX konsantrasyonları için ticari aktif karbona kıyasla daha yüksek bulunmuştur. Gözenek yapısı, yüksek yüzey alanı ve adsorplama kapasitesine sahip olmasına bağlı olarak at kestanesi kabuğunun aktif karbon üretiminde potansiyeli yüksek bir hammadde olduğu tespit edilmiştir. Aktif karbon içeren dekoratif ürünler ile iç ortam havasından formaldehit ve BTEX giderimi için verimli bulunmuştur. | tr_TR |
