Adsorption of Methylene Blue on Activated Carbon Prepared by Chemical Activation Method from the Pomegranate Husks

Abstract

In this study, activated carbon production was carried out using chemically activated pomegranate husks, separated as waste of the pomegranate sour sauce products   and the methylene blue adsorption test was conducted. The preliminary analyzed pomegranate husk were mixed with KOH at different ratios, 0.5:1, 1:1, 2:1, 3:1 KOH/pomegranate husk and mixtures were carbonized at different temperatures. The obtained activated carbon samples were characterized using BET and SEM analyses and exposed the largest surface area of 900,12 m²/g. The effects of different initial concentration, temperature and pH parameters on methylene blue adsorption were investigated during this study. It has been determined that the increase in temperature and initial concentration can increase the adsorption of methylene blue. The previous studies investigating the effects of pH on methylene blue adsorption showed that adsorption of MM (methylene blue) increased at high pH levels, if not significant. Thus, the maximum adsorption of MM (yield of 95 %) was reached at pH 12. In addition, the amounts of MM adsorption increased as tempreature rised from 25 ⁰C to 35 ⁰C and 45 ⁰C.  The increase in the initial concentration increased the amount of MM adsorbed by the same amount of adsorbent. It has been determined that the methylene blue adsorption data corresponds to the Langmuir isotherm model.

Keywords

• Active carbon,methylene blue

Nar Kabuklarından Kimyasal Aktivasyon ile Hazırlanan Aktif Karbon Üzerinde Metilen Mavisinin Adsorpsiyonu

Abstract

Bu çalışmada nar ekşisi yapımında atık olarak ayrılan nar kabuklarından kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon üretimi yapılmış ve metilen mavisi adsorpsiyonu test edilmiştir. Ön analizleri yapılan nar kabukları kütlece 0.5:1, 1:1, 2:1, 3:1 KOH/nar kabuğu oranlarında KOH ile karıştırılıp (500-600 ^oC) farklı sıcaklıklarda karbonize edilmiştir. Yapılan BET analizlerinde, 3:1 KOH/nar kabuğu oranında ve 600 ^oC karbonizasyon sıcaklığında hazırlanmış aktif karbonun en yüksek yüzey alanına (900,12 m^2/g) sahip olduğu görülmüştür.  Adsorpsiyon çalışmaları kapsamında farklı başlangıç konsantrasyonun, sıcaklığın ve pH’ın metilen mavisi adsorpsiyonuna etkisi araştırılmıştır. Farklı pH’larda yapılan çalışmalar göstermiştir ki bazik ortamlarda MM adsorpsiyonu artmıştır ve pH 12 (adsorpsiyon verimi % 95) ortamında en iyi MM giderimi sağlanmıştır. Sıcaklığın etkisinin incelendiği çalışmalar sıcaklığın 25⁰C’den 35 ⁰C’ye ve 45⁰C’ye yükseltilmesi MM adsorplanma hızını arttırdığını göstermiştir. Başlangıç konsantrasyonundaki artış aynı miktar adsorban tarafından adsorplanan MM miktarını attırmıştır.  Deneysel verilerin Langmuir ve Freundlich izotermlerine uygunluğu araştırılmış ve Langmuir izotermi ile uyumlu olduğu görülmüştür.

Keywords

• Aktif karbon,metilen mavisi,adsorpsiyon

References

1. Gökara, G., İğde çekirdeğinden elde edilen aktif karbon üzerinde tekstil boyar maddelerin adsorpsiyonu, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013.
2. Şamdan, C. A., Kabak çekirdeği kabuğundan kimyasal aktivasyonla aktif karbon üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013.
3. Karaçetin, G., Findik çotanağindan sülfürik asitle hazirlanan aktif karbon üzerinde metilen mavisinin adsorpsiyonu, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007.
4. Acemioğlu, B., Adsorption of Congo red from aqueous solution onto calcium-rich fly ash, Journal of colloid and interface science, 2004, 274, 371-379.
5. Karaoğlu, H. M., Sulu çözeltilerden bazı boyar maddelerin fizikokimyasal yöntemlerle giderimi, Doktora Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.
6. Djelloul, C., Hasseine, A., Ultrasound-assisted removal of methylene blue from aqueous solution by milk thistle seed, Desalination and Water Treatment, 2013,51, 5805-5812.
7. Gadade, P. R., Sardare, M. D., Chavan, A. R., Studies of extraction of methylene blue from synthetic waste water using liquid emulsion membrane technology, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2013,91(1), 84-89.
8. Rafatullah, M., Sulaiman, O., Hashim, R., Ahmad, A., Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: a review. Journal of hazardous materials, 2010, 177(1-3), 70-80.

9. Albroomi, H. A., Elsayed, M. A., Baraka, A., Abdelmaged, M. K., Factors affecting the removal of a basic and azo dye from artificial solutions by adsorption using activated carbon, J. Turk. Chem. Soc, 2015, 2(1), 17-33.
10. Kaykıoğlu, G., Kolemanit ve üleksit atığı ile sulu çözeltilerden metilen mavisi giderimi : kinetik ve izoterm değerlendirmesi, CBÜ Fen Bilimleri Dergisi, 2016, 12(3), 499-509.
11. Fatimah, I., Yahya, A., Sasti, R. A. T., Preparation of sodium dodecyl sulphate-functionalized activated carbon from Gnetum gnemon shell for dye adsorption, In AIP Conference Proceedings, 2017, 1823(1), 20125.
12. Li, D. W., Zhu, X. F., Preparation and methylene blue adsorption characteristics of highly mesoporous rice husk active carbon prepared by an alkali-saving and equipment-friendly method, In Applied Mechanics and Materials, 2014, 448, 182-187.
13. Saheed, I. O., Adekola, F. A., Olatunji, G. A., Sorption study of methylene blue on activated carbon prepared from Jatropha curcas and Terminalia catappa seed coats, Journal of the Turkish Chemical Society, Section A: Chemistry 2017, 4(1), 375-394.
14. Özcan, Ö., Biyokütlenin yavaş piroliz yöntemiyle bozundurulması ve aktif karbon eldesi, Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, 73.
15. Inam, E., Etim, U. J., Akpabio, E. G., Umoren, S. A., Process optimization for the application of carbon from plantain peels in dye abstraction, Journal of Taibah University for Science, 2017, 11(1), 173-185.
16. Han, J., Kwon, J. H., Lee, J. W., Lee, J. H., Roh, K. C., An effective approach to preparing partially graphitic activated carbon derived from structurally separated pitch pine biomass, Carbon, 2017, 118, 431-437.
17. Zhenisbekovna, U. S., Satayev, M. I., Viktorovich, S. V., Production of active carbons from apricot pit shells by thermal activation in the mixture of carbon dioxide and water vapors, Biosciences Biotechnology Research Asia, 2016, 13(3), 1319-1325.
18. Demiral, İ., Kabak çekirdeği kabuğundan elde edilen aktif karbonun sulu çözeltiden boyarmadde gideriminde değerlendirilmesi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Özel Sayı,2016, 212-217.
19. Ustabaş, E., İşlenmiş ve Demlenmiş atık çaydan elde edilen aktif karbonun tekstil boyar maddesi metilen mavisini adsorplama özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,2016, 83.
20. Kumaş C.,Fındık kabuğundan aktif karbon elde edilmesinde fosforik asit ve bor kullanılması, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015, 34.
21. Sych, N. V., Trofymenko, S. I., Poddubnaya, O. I., Tsyba, M. M., Sapsay, V. I., Klymchuk, D. O., Puziy, A. M., Porous structure and surface chemistry of phosphoric acid activated carbon from corncob, Applied Surface Science, 2012, 261, 75-82.
22. Bozkan, H., Azo boyalarının zeytin atığı(pirina) kullanılarak adsorpsiyon metodu ile giderimi, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, 56.
23. Naeem, S., Baheti, V., Wiener, J., Marek, J., Removal of methylene blue from aqueous media using activated carbon web, The Journal of The Textile Institute, 2017, 108(5), 803-811.
24. Vardin, H., Abbasoğlu, M., Nar ekşisi ve narın diğer değerlendirme olanakları, Geleneksel Gıdalar Sempozyumu, 2004, 23, 195-196.
25. Galiatsatou, P., Metaxas, M., Arapoglou, D., Kasselouri-Rigopoulou, V., Treatment of olive mill waste water with activated carbons from agricultural by-products, Waste Management, 2002, 22(7), 803-812.
26. Kadirvelu, K., Kavipriya, M., Karthika, C., Radhika, M., Vennilamani, N., Pattabhi, S., Utilization of various agricultural wastes for activated carbon preparation and application for the removal of dyes and metal ions from aqueous solutions, Bioresource technology, 2003, 87(1),129-132.
27. Sathishkumar, M., Binupriya, A. R., Kavitha, D.,Yun, S. E., Kinetic and isothermal studies on liquid-phase adsorption of 2, 4-dichlorophenol by palm pith carbon, Bioresource Technology, 2007, 98(4), 866-873.
28. Saeed, H., Chaudhry, F. S., Rehman, S., Rashid, Z., Ijaz, A., Awan, J. A., Removal of toxic metallic ions Cr (VI), Cu (II), Ni (II), Co (II) and Cd (II) from waste water effluents of tanneries by using Punica granatum (pomgranate) membrane, Iranica Journal of Energy and Environment, 2016, 7(1), 52-57.
29. Khawaja, M., Mubarak, S., Zia-Ur-Rehman, M., Kazi, A. A., Hamid, A., Adsorptıon studies of pomegranate peel activated charcoal for nıckel (II) ıon, Journal of the Chilean Chemical Society, 2015, 60(4), 2642-2645.
30. Al-Qahtani, K. M., Heavy metals removal from polluted water by activated carbon prepared from pomegranate peel, American-eurasian journal of agricultural & environmental sciences, 2015, 15 (4),595-602.
31. Chattree, T. a. A., Comparative study of adsorptive removal of red, green and violet fabric dyes from water bodies using pomegranate peel, International Peer Reviewed Journal,2014,3 (5), 2147-2156.
32. Mohd AzmierAhmad, N. v. O. S., Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies of synthetic dye removal using pomegranate peel activated carbon prepared by microwave-induced KOH activation, Water Resources and Industry, 2014, 6, 18-35.
33. Karacan, F., Karacan, S., KOH ve ZnCl2 Aktivasyonu ile Çanakkale-çan linyitinden aktif karbon üretimi ve karakterizasyonu, Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2014, 20(1), 1-8.
34. Ahmadpour, A., Do, D. D., The preparation of activated carbon from macadamia nutshell by chemical activation”, Carbon, 1997, 35(12), 1723-1732.
35. [35] Hameed, B. H., Ahmad, A. L., Latiff, K. N. A., Adsorption of basic dye (methylene blue) onto activated carbon prepared from rattan sawdust, Dyes and pigments, 2007, 75(1), 143-149.
36. [ Geçgel, Ü., Özcan, G., Gürpınar, G. Ç., Removal of methylene blue from aqueous solution by activated carbon prepared from pea shells (Pisum sativum), Journal of Chemistry, 2013, 9.
37. Chowdhury, Z. Z., Zain, S. M., Rashid, A. K., Khalid, K., Linear regression analysis for kinetics and isotherm studies of sorption of manganese (II) ions onto activated palm ash from waste water, Orient. J. Chem, 2011, 27(2), 405-415.
38. Vargas, A. M., Cazetta, A. L., Kunita, M. H., Silva, T. L., Almeida, V. C., Adsorption of methylene blue on activated carbon produced from flamboyant pods (Delonix regia): Study of adsorption isotherms and kinetic models”, Chemical Engineering Journal, 2011, 168(2), 722-730.
39. Naeem, S., Baheti, V., Wiener, J., Marek, J., Removal of methylene blue from aqueous media using activated carbon web”, The Journal of The Textile Institute, 2017,108(5), 803-811.
40. Gao, J. J., Qin, Y. B., Zhou, T., Cao, D. D., Xu, P., Hochstetter, D.,Wang, Y. F., Adsorption of methylene blue onto activated carbon produced from tea (Camellia sinensis L.) seed shells: kinetics, equilibrium, and thermodynamics studies, Journal of Zhejiang University Science B,2013, 14(7), 650-658.
41. Hadoun, H., Sadaoui, Z., Souami, N., Sahel, D.,Toumert, I., Characterization of mesoporous carbon prepared from date stems by H3PO4 chemical activation, Applied Surface Science, 2013, 280, 1-7.
42. Yorgun, S., Vural, N., Demiral, H., Preparation of high-surface area activated carbons from Paulownia wood by ZnCl2 activatio, Microporous and Mesoporous Materials, 2009, 122(1-3), 189-194.
43. Altıntığ, E., Arabacı, G., Bilgin, S., Preparation and Anti bacterial activity of silver coated carbon from rica husks, Res. J., Biotech. 2013, 8(9):17-21.
44. Uçar, S., Erdem, M., Tay, T., Karagöz, S., Preparation and characterization of activated carbon produced from pomegranate seeds by ZnCl2 activation, Applied Surface Science, 2009, 255(21), 8890-8896.
45. Sarıcı-Özdemir, Ç., Çeşitli polimerik temelli atıklardan yüksek yüzey alanlı aktif karbon eldesi, karakterizasyonu ve uygulama alanları, Doktora Tezi, İnönü Üniversitesi, Sen Bilimleri Enstitüsü, 2008, 158.
46. Özhan, A., Mikrodalga yönteminin kullanılmasıyla çam kozalağından aktif karbon üretimi ve metilen mavisi adsorpsiyonu, Van Yüzüncüyıl Üniversitesi Dergisi, 2014, 58-64.
47. Şimşek, G.,Fındık çotanağından sülfirik asitle hazırlanan aktif karbon üzerinde metilen mavisinin adsorpsiyonu, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015, 45.
48. Pathania, D., Sharma, S., Singh, P., Removal of methylene blue by adsorption onto activated carbon developed from Ficus carica bast, Arabian Journal of Chemistry, 2017,10, 1445-1451.
49. El Haddad, M., Slimani, R., Mamouni, R., ElAntri, S., Lazar, S., Removal of two textile dyes from aqueous solutions onto calcined bones, Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences, 2013, 14(1), 51-59.
50. İskeçeli, M., Kestane Kabuklarından sentetik aktif karbon hazırlaması ve metilen mavisi gideriminde kullanılması, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, 84.