PERSPEKTÄ°F 1. Sayı (Mart Nisan 2005)

Değerli okurlarımız, bu sayımızda her türlü sıvı ve gaz arıtımında muhtelif kullanım alanları olan aktif karbonlar ile ilgili bir takım temel parametreleri sizlere aktarmak istiyoruz. Bu özelliklerin uygun ürün seçimi ve uygulamasında sizlere kaynak olması dileğiyle.
Aktif karbon çok gelişmiş bir gözenek yapısına ve çok büyük iç yüzey alanına sahip karbonlaşmış bir malzemedir. Bu nitelikler aktif karbona çok güçlü adsorpsiyon özellikleri kazandırır.

Aktif karbon esas olarak;

Kömürden
Hindistan cevizi kabuklarından
Ağaçtan

üretilir. Hammaddenin cinsine bağlı olarak aktif karbon üretim verimi %15-35 arasında değişir.

Kömürün verimi daha yüksekken(%30-35), hindistan cevizi kabuğunda verim düşüktür(%15-20).

Değişik hammaddelerin karbon içerikleri Tablo-1’de görülmektedir.

AKTİF KARBON ÜRETİMİ

Aktif karbon iki kademede üretilir.

Hammaddenin karbonlaştırılması
Karbonlaşmış ürünün yüksek sıcaklıkta buharla veya kimyasal yöntemlerle aktivasyonu

İlk kademe olan karbonlaştırmada, havanın bulunmadığı bir ortamda yaklaşık 600 ûC’da hammadde karbonlaştırılır, hammaddenin içindeki uçucu maddeler ve nem uzaklaştırılır. Bu kademe sonunda küçük çaplı gözeneklere sahip bir ara ürün ele geçer. Hammaddenin uçucu madde içeriği %15’in altına düşer.

Ardından aktivasyon kademesinde ara ürün 900-1100 ûC’da aktive edilir. Küçük çaplı gözeneklerin içinden bir miktar karbon uzaklaştırılarak çok gözenekli bir ürün elde edilir.

Kömürden ve hindistan cevizi kabuğundan aktif karbon elde etmede hammadde 800-1000 ûC’de buharla işlenir. Buharla işlemenin ardından ise son ürünün kül içeriğini azaltmak için aktif karbon asitle yıkanır.

Ağaçtan veya turba’dan(çok genç bir kömür şekli) aktif karbon elde etmede ise kimyasal aktivasyon uygulanır. Selüloz yapıyı açmak ve gözenekli bir yapı elde etmek için ara ürün aktive edici kimyasalla(fosforik asit, çinko klorür gibi) karıştırılır.

Bu tür aktivasyon sonucunda daha başka bir işleme gerek kalmaksızın çok düzgün bir gözenek yapısı elde edilir.

Aktif karbonun adsorpsiyon özelliği esas olarak iç yüzey alanı ve gözenek büyüklüğü dağılımına bağlıdır.

İç Yüzey alanı

Aktif karbonun iç yüzey alanı N2(azot gazı) adsorpsiyonu yöntemiyle tayin edilir ve m2/g olarak ifade edilir. Aktif karbonun adsorpsiyon yapan yüzeyinin ölçüsüdür. İç yüzey alanı 500-1800 arasında değişir.

Gözenek Büyüklüğü Dağılımı

(por = gözenek)

Mikro gözenekler (mikropores) 0-20 oA

Meso gözenekler (mesopores) 20-50 oA

Makro gözenekler (macropores) >50 oA

Mikro ve meso gözenekler adsorpsiyonda en etkili olan gözeneklerdir ve gözeneklerin %80-90’ını oluştururlar. Gözenek büyüklüğünün dağılımı hammaddenin cinsine bağlıdır. Hindistan cevizi kabuklarından yapılan aktif karbonda gözeneklerin büyük çoğunluğu mikro gözenektir(yaklaşık 90). Kömür bazlı aktif karbonlarda ise gözenek büyüklüğü dağılımı daha geniştir(mikro gözenek/meso gözenek oranı yak %60/30).

Ağaç ve turba bazlı aktif karbonlarda ise makro gözeneklerin oranı çok yüksektir (%40-50).

AKTİF KARBONU KARAKTERİZE EDEN ANA PARAMETRELER

İyot sayısı (mg/g)
Yüzey alanı B.E.T. (m2/g)
Metilen mavisi adsorpsiyonu (g/100g)
Dökme yoğunluk (kg/dm3)
Nem (%)
Kül oranı (%)
Sertlik(%)
Fenol adsorpsiyonu (g/L)
Tane büyüklüğü dağılımı(%-mesh)

AKTİF KARBONUN ADSORPSİYON ÖZELLİĞİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Aktif karbonun cinsi (hammadde, gözenek büyüklüğü dağılımı, tane büyüklüğü)
Aktif karbon tarafından tutulan maddenin cinsi (molekül ağırlığı, kimyasal yapısı, başka bileşiklerin varlığı)
Tutulacak maddenin derişimi
Akışkan fazın sıcaklığı
Akışkan fazın nemi (gaz akışında)

ADSORPSİYON İSOTERMİ

‘Her aktif karbonun her tutulacak maddeye karşı belli bir adsorpsiyon kapasitesi vardır’

‘Spesifik adsorpsiyon isotermi’ ile belirlenir veya tayin edilen bu kapasite bir aktif karbonun bir akışkandan(sıvı veya gaz) belli bir maddeyi uzaklaştırma-tutma kapasitesini temsil eder.

Bu kapasite ‘aktif karbonun yüklenme kapasitesi’ olarak adlandırılır ve X/M ile ifade edilir. X/M’de;
X tutulan maddenin ağırlığı (g)
M Aktif karbonun ağırlığı (g) dır ve ‘aktif karbonun birim ağırlığı başına adsorbe edilen maddenin birim ağırlığı’ olarak tarif edilir.

Bu yazının derlenmesinde katkıda bulunan Nurettin Kızılkılıç’a teşekkür ederim.

GÜHER ABACI
guher@abacikimya.com
 

---

R E K L A M