Gas Phase Adsorption of Benzene Volatile Organic Compound onto Char Produced from Almond Shells: Kinetics, Equilibrium and Thermodynamics

Abstract

Uçucu Organik Bileşikler (UOB), soluduğumuz açık ve kapalı ortam hava kirleticilerinin yaygın bileşenleridir. Bu çalışmanın temel amacı, en önemli UOB’ler biri olan benzenin badem kabuklarından üretilen char adsorbenti üzerine gaz fazı adsorpsiyon prosesini incelemektir. Bu bağlamda, gaz-fazı benzen taşıyıcı olarak azot akış hızı (60-150 mL/min), adsorpsiyon sıcaklığı (20-40℃), adsorbent miktarı (40-120 mg) ve giriş akımındaki gaz-fazı benzen konsantrasyonu (9-18 ppm) gibi adsorpsiyon koşullarının hem adsorpsiyon kapasitesi hem de adsorpsiyon verimi üzerindeki etkileri gaz kromatografi yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bunun yanı sıra, farklı sıcaklıklarda, adsorpsiyon prosesinin kinetiği, izotermi ve termodinamiği araştırılmıştır. Char adsorbentinin karakterizasyonu BET yüzey alanı ve FTIR ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, Langmuir izotermi ve sözde-ikinci dereceden modellerin diğer modeller ile kıyaslandığında deneysel verileri daha iyi tanımladığını göstermiştir. Char adsorbentinin maksimum tek katmanlı adsorpsiyon kapasitesi (qmax) 25℃ için 10.56 mg g-1 olarak bulunmuştur. Termodinamik analizler (ΔG° = -19.460 kJ mol-1, ΔH° = -26.65 kJ mol-1, ΔS° = -0.024 kJ mol-1 K-1) adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden, ekzotermik ve fiziksel olduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında, badem kabuğundan üretilen char adsorbentinin, çevre ve insan sağlığına ilişkin riskleri nedeniyle gaz-fazı benzenin adsorpsiyon yöntemiyle çevresel kontrolünü sağlamak için önemli bir potansiyele sahip olduğu söylenebilir.