Fuel-Oil Kaynaklı Bir Uçucu Kül Olan Hopa Termik Santrali Uçucu Külünün Adsorpsiyon Kapasitesinin İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 2 Sayı: 2, 69 - 85, 15.10.2020

Ege Aybars Bozkurt Zeliha Dönmez Zeynep Eren

Öz

Bu çalışmada, fuel-oil yakan bir termik santral olan Hopa Termik Santralinden alınan uçucu baca küllerinin Kristal Viyole (KV) boyar maddesi ile adsorpsiyon kapasitesi incelenmiştir. Bu amaçla, adsorpsiyonun optimum işletme koşullarını belirlemek için pH, başlangıç boyar madde konsantrasyonu, uçucu kül (UK) dozu ve boyutu ve sıcaklığın adsorpsiyon prosesi üzerine etkileri incelenmiştir. Katyonik bir boyar madde olan KV boyar maddesinin UK üzerine adsorpsiyonu için en yüksek verim çözeltinin kendi pH’sinde (5.48) elde edilirken, 75 μm’den büyük olan UK boyutu da en ideal adsorbent boyutu olarak belirlenmiştir. Artan sıcaklığın adsorpsiyon verimini artırdığı çalışmada, adsorpsiyon denge verilerinin Freundlich izotermine uyduğu tespit edilmiş̧ ve en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 40 oC’de 0.541 mg/g olarak hesaplanmıştır. Kinetik çalışmalar adsorpsiyonun Yalancı İkinci Mertebe Kinetik modele uyduğunu göstermiş ve 20, 30 ve 40 oC’lerdeki k2 hız katsayıları sırasıyla 0.283, 0.158 ve 0.141 dak-1 olarak hesaplanmıştır. Parçacık içi difüzyon modelinin de analiz edildiği çalışmada parçacık içi difüzyonun ana hız kontrol basamağı olmadığı ancak adsorpsiyonun kinetik basamağında etkili olduğu belirtilmiştir. Adsorpsiyon termodinamik çalışmaları sonucunda Gibbs Serbest Enerjisinin (ΔGo) 20, 30 ve 40 oC’deki değerleri ise -390.902, -514.042 ve -637.182 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Bu, adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden gerçekleşen kimyasal bir proses olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Adsorpsiyon, Uçucu kül, Boyar madde, adsorpsiyon izotermi, adsorpsiyon kinetiği

The Investigation of the Adsorption Capacity of Hopa Thermal Power Plant Fly Ash, a Fuel-Oil Sourced Fly Ash

Öz

In this research, the adsorption capacity of fly ash, which was obtained from Hopa Thermal Power Plant using fuel-oil, was studied with the use of Crystal Violet (CV) dyestuff. For that purpose, the effects of pH, initial CV dyestuff concentration, the dosage of fly ash (FA), and its particle size, and of temperature on the adsorption process were investigated in order to determine the optimum conditions for the adsorption. It was obtained that the highest adsorption capacity of FA with CV dyestuff, a cationic compound, was obtained at the original pH of the dye solution (5.48), and that fly ash with a size of more than 75 μm was found to be optimal for the process. While it was noticed that increasing temperature enhanced adsorption efficiency, adsorption equilibrium also fitted very well to Freundlich isotherm, and the highest adsorption capacity was calculated as 0.541 mg/g at 40 oC. The results of kinetic studies suggested that the adsorption fitted into Pseudo-Second-Order Kinetic model, and the rate constant (k2) were calculated as 0.283, 0.158 and 0.141 min-1 at specific temperature values of 20, 30 and 40 oC respectively. Intraparticle Diffusion Model was also analyzed and found that it was efficient on the adsorption kinetics but not on rate-controlling step. According to the thermodynamic studies, the Gibbs free energies (ΔGo) were calculated as -390.902, -514.042, and -637.182 kJ/mol at 20, 30 and 40 oC, respectively. This indicated a chemical adsorption process occurred spontaneously.

Anahtar Kelimeler

Adsorption, Fly ash, Dyestuff, Adsorption Isotherm, Adsorption Kinetics

Kaynakça

• Eren, Z., Acar, F.N. (2007). Equilibrium and kinetic mechanism for Reactive Black 5 Sorption onto high lime Soma fly ash. Journal of Hazardous Materials, 143/1-2, 226-232.
• Eren, Z., Acar, F.N., (2006). Adsorption of Reactive Black 5 from an aqueous solution: Equilibrium and kinetic studies. Desalination, 194/1-3, 1-10.