LİGNOSELÜLOZİK YAPIDAKİ ATIK BİYOKÜTLEDEN AKTİF KARBON ÜRETİMİ

Abstract

Lignoselülozik atık biyokütlelerin sürdürülebilir kullanımı, çevresel ve ekonomik açıdan önem taşımaktadır. Yeşil ceviz kabuklarından aktif karbon üretimi ve üretim koşullarının karbonun fizikokimyasal, yapısal ve adsorpsiyon özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Karbonizasyon ve CO? ile aktivasyon süreçlerinin, üretilen aktif karbonun metilen mavisi gibi organik boyaları sıvı fazdan etkin bir şekilde uzaklaştırma kapasitesini artıracağı hipotezi test edilmiştir. Örneklem, farklı boyutlarda hazırlanmış yeşil ceviz kabuklarından oluşmuş ve kimyasal ile proximate analizlere tabi tutulmuştur. Karbonizasyon işlemi 400–800°C'de 90 dakika uygulanmış, ardından CO? atmosferinde 700–1000°C'de aktivasyon gerçekleştirilmiştir. Üretilen aktif karbonun fizikokimyasal, yapısal ve adsorpsiyon özellikleri BET, ve FTIR analizleri ile değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, karbonizasyon sıcaklığının aktif karbonların yapısal ve adsorpsiyon özellikleri üzerinde belirleyici olduğunu göstermiştir. Karbonizasyon sıcaklığının artmasıyla birlikte yüzey alanı ve adsorpsiyon performansı artmış, en yüksek metilen mavisi giderim verimi yüksek sıcaklıkta karbonize edilip CO? ile aktive edilen örneklerde elde edilmiştir. FTIR ve pHzpc analizleri, aktif karbon yüzeyinde aromatik yapılar ve fonksiyonel grupların baskın olduğunu ve adsorpsiyon mekanizmasının yalnızca elektrostatik etkileşimlerle sınırlı olmadığını ortaya koymuştur. Bu çalışma, yeşil ceviz kabuğunun uygun termal işlemlerle çevre dostu ve biyobazlı aktif karbon üretimi için etkin bir hammadde olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Aktif karbon, Biyokütle, Ceviz kabuğu, Karbonizasyon, Aktivasyon, Adsorpsiyon.

The sustainable utilization of lignocellulosic waste biomasses is of significant environmental and economic importance. In this study, the production of activated carbon from green walnut shells and the effects of production conditions on the physicochemical, structural, and adsorption properties of the resulting carbon were investigated. It was hypothesized that carbonization and CO? activation processes would enhance the capacity of the produced activated carbon to effectively remove organic dyes such as methylene blue from the liquid phase. The samples consisted of green walnut shells prepared in different particle sizes and subjected to chemical and proximate analyses. Carbonization was carried out at temperatures ranging from 400 to 800 °C for 90 minutes, followed by activation under a CO? atmosphere at temperatures between 700 and 1000 °C. The physicochemical, structural, and adsorption properties of the produced activated carbons were evaluated using BET, SEM, and FTIR analyses. The results indicated that carbonization temperature plays a decisive role in determining the structural and adsorption properties of the activated carbons. With increasing carbonization temperature, surface area and adsorption performance increased, and the highest methylene blue removal efficiency was obtained for samples carbonized at high temperatures and activated with CO?. FTIR and pHzpc analyses revealed that aromatic structures and functional groups became dominant on the activated carbon surface and that the adsorption mechanism was not limited solely to electrostatic interactions. This study demonstrates that green walnut shells can be considered an effective raw material for the production of environmentally friendly and bio-based activated carbon through appropriate thermal processes. Keywords: Activated carbon, Biomass, Walnut shell, Carbonization, Activation, Adsorption.