Pirinç kabuğunun hidrotermal karbonizasyonu ve adsorpsiyonu = Hydrothermal carbonization and adsorption of rice husk

Abstract

Bu çalışmada, Pirinç kabuğunun hidrotermal karbonizasyonla temiz katı yakıta dönüştürülmesi ve adsorbent olarak kullanılarak adsorpsiyon verimi araştırılmıştır. Hidrotermal karbonizasyona parametre etkileri reaksiyon sıcaklığı (200, 220, 240 ve 260 °C) bekletme süresi (0.5, 1, 2, 4 saat), katı/sıvı oranı (7%), pH etkisi incelenmiştir. Bu çalışma, reaksiyon parametrelerini optimize etmek ve elde edilen hidrokömür enerji değerlerini değerlendirmek, oluşan hidrokömürlerin adsorpsiyon verimlerinin hesaplanmasına odaklanmaktadır. Daha yüksek sıcaklık ve bekletme sürelerinde hidrotermal karbonizasyondan sonra karbon içeriği artmış ve kimyasal dönüşüm nedeniyle H/C ve O/C oranları düşmüştür. Hidrokömürlerin hem sıcaklık hem bekletme süresi ile artan karbon içeriği, enerji değerinde artışa neden olmuştur. En yüksek enerji değeri 260 °C sıcaklıkta 4 saatlik deneyde 19,755 MJ/kg olarak bulunmuştur. Hidrokömürün özellikleri elementel analiz ve proximate analizler ile belirlenmiştir. Adsorpsiyon yöntemi kullanılarak atık sudan metilen mavisi giderimi çalışılmış ve absorban olarak ham pirinç kabuğu, 200oC ve 260oC sıcaklıkta hidrotermal karbonizasyon işlemiyle elde edilen hidrokömürler kullanılmıştır. Adsorpsiyon deneylerinde sıcaklığı ayarlanabilir çalkalayıcı kullanılmıştır. Çalışmayı etkileyen faktörlerde başlangıç dozu, temas süresi, çalkalayıcı karıştırma hızı ve ortamın sıcaklığına bağlı çalışma yapılarak optimum verim elde edilmeye çalışılmıştır. Yapılan deneylerde metilen mavisi ile HTK sonucu oluşan suyun arıtılması için doz, sıcaklık, karıştırma hızı ve temas süresi parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Çalışma sonucunda optimum temas süre 45 dakika, optimum doz PKham ve PK200 için 0.075 g/200 ml, PK260 için ise 0,1 g/200 ml optimum karıştırma hızı 200 rpm, en iyi verimin elde edildiği sıcaklık 25 0C olarak bulunmuştur. Sonrasında adsorpsiyon işlemine uygun olan izoterm belirlenmiştir.

In this study, the conversion of rice husk into clean solid fuel by hydrothermal carbonization and the adsorption efficiency by using it as an adsorbent were investigated. The effects of parameters on hydrothermal carbonization, reaction temperature (200, 220, 240 and 260 °C), holding time (0.5, 1, 2, 4 hours), solid/liquid ratio (7%) and pH were examined. This study focuses on optimizing the reaction parameters and evaluating the resulting hydrochar energy values and calculating the adsorption efficiencies of the formed hydrochars. At higher temperatures and holding times, carbon content increased after hydrothermal carbonization and H/C and O/C ratios decreased due to chemical transformation. The carbon content of hydrochars, which increased with both temperature and holding time, caused an increase in their energy value. The highest energy value was found to be 19,755 MJ/kg in a 4-hour experiment at 260 °C. The properties of hydrochar were determined by elemental analysis and proximate analysis. Dye removal from aqueous solution by adsorption method was studied and raw rice husk and hydrochars obtained by hydrothermal carbonization process at 200oC and 260oC were used as adsorbent. A shaking incubator was used in adsorption experiments. In order to prove the effectiveness of the study, the best efficiency was tried to be obtained at the optimum level by working depending on time, dose, speed and temperature. In the experiments, time (min), dose (mg), speed (rpm), temperature (0C) parameters were tested to purify the aqueous solution prepared with Methylene Blue dye. As a result of the study, for Methylene Blue; The optimum time was found to be 45 minutes, the optimum dose was 0.075 g/200 ml for PKham and PK200, 0.1 g/200 ml for PK260, the optimum speed was 200 rpm, and the optimum temperature was 25oC. Then , the isoterm suitable for the adsorption process was determined.