Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu
Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 1063 - 1076 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.427448 İndeks Tarihi: 11-01-2021
Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu
Öz: Bu çalışmada, lignoselülozik bir biyokütle olan meşe talaşından hidrotermal karbonizasyon yöntemiylekarbon malzemeler elde edilmiştir. Elde edilen hidrotermal karbonların (HTC) karakterizasyonları Fourierdönüşümlü infrared (FT-IR), elementel analiz, Brunauer - Emmett - Teller (BET) yüzey alanı ve taramalıelektron mikroskobu (SEM) analiz teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Yüksek sıcaklık ve uzun reaksiyonsüreleri karbonlaşma derecesini artırmıştır. HTC’lerde elde edilen en yüksek karbon içeriği ise 225℃’de 72saatte %70,80 olarak bulunmuştur. Hammaddenin oksijen içeriği %47,36 iken HTC’lerin oksijen içeriklerihammaddeden oldukça düşüktür. En düşük oksijen içeriği 225℃’de 72 saatte %24,04 olarak bulunmuştur.Üst ısıl değer (ÜID) hammaddede için 16,59 MJ/kg olarak hesaplanırken HTC’ler için 21,05-28,30 MJ/kgaralığında hesaplanmıştır. FT-IR spektrumlarından yapıdaki oksijenli fonksiyonel grupların korunduğugörülmektedir. HTC’lerin BET yüzey alanları 15-23 m2/g arasında değişiklik göstermektedir. Yüzeymorfolojisi incelendiğinde toplam yüzey lifli yapılar ve heterojen küreler olmak üzere iki ana bölgeyeayrılabilir. Sıcaklık yükseldikçe ve reaksiyon süresi artıkça mikroküre çaplarında belirgin bir artış olmuştur.
Anahtar Kelime: Production and characterization of hydrothermal carbon from waste lignocellulosic biomass
Öz: In this study, carbon materials were obtained from oak wood, a lignocellulosic biomass, by hydrothermal carbonization. The characterizations of the obtained carbon materials were performed by Fourier transform infrared (FT-IR), elemental analysis, Brunauer - Emmett - Teller (BET) surface area and scanning electron microscopy (SEM) techniques. High temperature and long reaction times increased the degree of carbonation. The highest carbon content of HTC was found to be 70.80% in 72 hours at 225℃. While the oxygen content of the raw material is 47.36%, the oxygen content of HTC is much lower than the raw material. The lowest oxygen content was found to be 24.04% at 225℃ for 72 hours. The higher heating value (HHV) was calculated as 16.59 MJ / kg for the raw material and 21.05-28.30 MJ / kg for HTCs. The FT-IR spectra show that oxygenated functional groups in the structure are preserved. BET surface areas of HTC's range from 15 to 23 m2/g. When the surface morphology is investigated, the total surface can be divided into two main regions: fibrous structures and heterogeneous spheres. There is a marked increase in microsphere diameters as temperature and reaction time increased.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Tekin K., Hydrothermal conversion of russian olive seeds into crude bio-oil using a CaO catalyst derived from waste mussel shells, Energy Fuels, 29 (7), 4382- 4392, 2015.
- 2. Tekin K., Karagöz S. ve Bektaş S., A review of hydrothermal biomass processing, Renew. Sustain. Energy Rev., 40, 673-687, 2014.
- 3. Jain A., Tekin K. ve Srinivasan M.P., Mesoporous Adsorbents from Biomass: Opportunities and Challenges in Hydrothermal Treatment, Air, Gas, and Water Pollution Control Using Industrial and Agricultural Solid Wastes Adsorbents, Editör: Sen, T.K., CRC Press New York, 2017.
- 4. Akalın M., Hydrothermal liquefaction of microalgae with metal halides for bio-crude production, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (2), 845-853, 2019.
- 5. Hu B., Wang K., Wu L., Yu S.H., Antonietti M. ve Titirici M.M., Engineering carbon materials from the hydrothermal carbonization process of biomass, Advanced Materials, 22 (7), 813-828, 2010.
- 6. Kopac T, Sulu E., Comparison of the adsorption behavior of basic red 46 textile dye on various activated carbons obtained from Zonguldak coal, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (3), 1227-1240, 2019.
- 7. Marinovic A., Pileidis F.D. ve Titirici M.-M., Hydrothermal carbonisation (HTC): history, state-ofthe-art and chemistry, Porous Carbon Materials from Sustainable Precursors, 32, 129, 2015.
- 8. Kubo S., Nanostructured carbohydrate-derived carbonaceous materials, University of Potsdam, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, 2011.
- 9. Titirici M.-M., White R.J., Falco C. ve Sevilla M., Black perspectives for a green future: hydrothermal carbons for environment protection and energy storage, Energy Environ. Sci., 5 (5), 6796-6822, 2012.
- 10. Titirici M.-M. ve Antonietti M., Chemistry and materials options of sustainable carbon materials made by hydrothermal carbonization, Chem. Soc. Rev., 39 (1), 103-116, 2010.
- 11. Falco C., Baccile N. ve Titirici M.-M., Morphological and structural differences between glucose, cellulose and lignocellulosic biomass derived hydrothermal carbons, Green Chem., 13 (11), 3273-3281, 2011.
- 12. Wang T., Zhai Y., Zhu Y., Peng C., Xu B., Wang T., Li C. ve Zeng G., Acetic acid and sodium hydroxide-aided hydrothermal carbonization (HTC) of woody biomass for enhanced pelletization and fuel properties, Energy Fuels, 31 (11), 12200-12208, 2017.
- 13. Baccile N., Laurent G., Babonneau F., Fayon F., Titirici M.-M. ve Antonietti M., Structural characterization of hydrothermal carbon spheres by advanced solid-state MAS 13C NMR investigations, J. Phys. Chem. C, 113 (22), 9644-9654, 2009.
- 14. Titirici M.-M., Antonietti M. ve Baccile N., Hydrothermal carbon from biomass: a comparison of the local structure from poly-to monosaccharides and pentoses/hexoses, Green Chem., 10 (11), 1204-1212, 2008.
- 15. Xue Y., Gao B., Yao Y., Inyang M., Zhang M., Zimmerman A.R. ve Ro K.S., Hydrogen peroxide modification enhances the ability of biochar (hydrochar) produced from hydrothermal carbonization of peanut hull to remove aqueous heavy metals: batch and column tests, Chem. Eng. J., 200, 673-680, 2012.
- 16. Titirici M.-M., Sustainable carbon materials from hydrothermal processes, John Wiley & Sons, 1118622200, 2013.
- 17. Liu W.-J., Jiang H. ve Yu H.-Q., Thermochemical conversion of lignin to functional materials: a review and future directions, Green Chem., 17 (11), 4888-4907, 2015.
- 18. Jain A., Balasubramanian R. ve Srinivasan M., Hydrothermal conversion of biomass waste to activated carbon with high porosity: A review, Chem. Eng. J., 283, 789-805, 2016.
- 19. Sevilla M. ve Fuertes A.B., Chemical and structural properties of carbonaceous products obtained by hydrothermal carbonization of saccharides, Chem.: Eur. J., 15 (16), 4195-4203, 2009.
- 20. Sevilla M. ve Fuertes A.B., The production of carbon materials by hydrothermal carbonization of cellulose, Carbon, 47 (9), 2281-2289, 2009.
- 21. Sevilla M., Fuertes A.B. ve Mokaya R., High density hydrogen storage in superactivated carbons from hydrothermally carbonized renewable organic materials, Energy Environ. Sci., 4 (4), 1400-1410, 2011.
- 22. Liu Z., Quek A., Hoekman S.K. ve Balasubramanian R., Production of solid biochar fuel from waste biomass by hydrothermal carbonization, Fuel, 103, 943-949, 2013.
- 23. Simsir H., Eltugral N. ve Karagoz S., Hydrothermal carbonization for the preparation of hydrochars from glucose, cellulose, chitin, chitosan and wood chips via low-temperature and their characterization, Bioresour. Technol., 246, 82-87, 2017.
- 24. Veisi H., Nasrabadi N.H. ve Mohammadi P., Biosynthesis of palladium nanoparticles as a heterogeneous and reusable nanocatalyst for reduction of nitroarenes and Suzuki coupling reactions, Appl. Organomet., 30 (11), 890-896, 2016.
- 25. ASTM E871-82-Standard Test Method for Moisture Analysis of Particulate Wood Fuels, ASTM International, 2013.
- 26. ASTM E872-82-Standard Test Method for Volatile Matter in the Analysis of Particulate Wood Fuels, ASTM International, 2013.
- 27. ASTM D1102-84-Standard Test Method for Ash in Wood, ASTM International, 2011.
- 28. Li S., Xu S., Liu S., Yang C. ve Lu Q., Fast pyrolysis of biomass in free-fall reactor for hydrogen-rich gas, Fuel Process. Technol., 85 (8), 1201-1211, 2004.
- 29. Basu P., Biomass gasification and pyrolysis: practical design and theory, Academic press, 0080961622, Boston, 2010.
- 30. Parshetti G.K., Hoekman S.K. ve Balasubramanian R., Chemical, structural and combustion characteristics of carbonaceous products obtained by hydrothermal carbonization of palm empty fruit bunches, Bioresour. Technol., 135, 683-689, 2013.
- 31. Volpe M., Goldfarb J.L. ve Fiori L., Hydrothermal carbonization of Opuntia ficus-indica cladodes: Role of process parameters on hydrochar properties, Bioresour. Technol., 247, 310-318, 2018.
- 32. Baccile N., Weber J., Falco C., Titirici M. M., Characterization of hydrothermal carbonization materials. Sustainable Carbon Materials from Hydrothermal Processes; John Wiley & Sons, Ltd.: Hobok
| APA | Bağ Ö, Tekin K (2020). Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. , 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| Chicago | Bağ Öznur,Tekin Kubilay Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. (2020): 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| MLA | Bağ Öznur,Tekin Kubilay Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. , 2020, ss.1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| AMA | Bağ Ö,Tekin K Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. . 2020; 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| Vancouver | Bağ Ö,Tekin K Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. . 2020; 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| IEEE | Bağ Ö,Tekin K "Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu." , ss.1063 - 1076, 2020. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| ISNAD | Bağ, Öznur - Tekin, Kubilay. "Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu". (2020), 1063-1076. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.427448 |
| APA | Bağ Ö, Tekin K (2020). Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(2), 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| Chicago | Bağ Öznur,Tekin Kubilay Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.2 (2020): 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| MLA | Bağ Öznur,Tekin Kubilay Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.2, 2020, ss.1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| AMA | Bağ Ö,Tekin K Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| Vancouver | Bağ Ö,Tekin K Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 1063 - 1076. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| IEEE | Bağ Ö,Tekin K "Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.1063 - 1076, 2020. 10.17341/gazimmfd.427448 |
| ISNAD | Bağ, Öznur - Tekin, Kubilay. "Atık lignoselülozik biyokütleden hidrotermal karbon üretimi ve karakterizasyonu". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/2 (2020), 1063-1076. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.427448 |
