Aktif Karbonun Kullanım Alanları

Aktif karbon yüksek adsorplama kapasitesinden dolayı adsorpsiyon proseslerinde en çok kullanılan materyaldir. Başlıca kullanım alanları şu şekildedir:

1. Gazlardan SOX ve NOX’lerin uzaklaştırılmasında,

2. Gaz maskelerinin yapımında, 3. Çözeltilerde renk giderilmesinde, 4. Gaz tepkimelerinin katalizinde,

5. Renk ve koku gibi istenmeyen maddelerin içme suyundan uzaklaştırılmasında, 6. Atık suların arıtılmasında,

7. Çözücülerin geri kazanılmasında,

28

9. Çözücü buharlarının elde edilmesinde, 10. Tıp ve eczacılık alanında,

11. Hidrometalurjide (Şen, 2009).

2.8.1. Sıvı faz uygulamaları

Sıvı fazda kullanılan aktif karbonların kullanım amaçları iki ana gruba ayrılır:

1. Kötü renk, koku, tat veren, kristalleşmeyi engelleyen ve köpük yapıcı olan maddelerin uzaklaştırılması amacıyla,

2. Çözeltileri konsantre etmek veya çözeltilerden katı maddeleri adsorbe ederek kazanmak amacıyla (Ekici, 2007).

Sıvı faz uygulamalarında kullanılan aktif karbonlar gaz faz uygulamalarında kullanılanlara göre farklılık göstermektedir. Bu türdeki aktif karbonlarda makropor hacmi önemli oranda fazladır. Bu da sıvıların mezo ve mikroporlara hızlı nüfuziyetini sağlamaktadır. Büyük porlar aynı zamanda büyük moleküllerin adsorpsiyonunu önemli oranda artırmaktadır. Sıvı faz adsorpsiyonunda kullanılan aktif karbonlar granül, toz veya şekilli formlarda olabilmektedir. Granül veya şekilli aktif karbonlarda partikül boyu 0.3- 3.0 mm arasındadır. (Ullman, 1986). Sıvı faz uygulamaları için üretilen aktif karbonların % 60'ı toz formundaki aktif karbonlardan oluşmaktadır (Akikol, 2005).

Sıvı faz uygulamalarında kullanılan aktif karbonların yaklaşık % 24’ü içme suyu iyileştirmede kullanılmaktadır. Günümüzde içme suyu kaynaklarının çoğu çevresel etkiler başta olmak üzere bakteri, virüs, bozunmuş bitki örtüsü, halojenli maddeler, pestisitler ve pek çok uçucu organik madde ile kirlenmiş durumdadır. İçme suyundaki koku ve tat probleminden dolayı dezenfeksiyon işlemlerinde fazla miktarda klor kullanılması, çoğu kez suyun özelliklerini daha da kötüleştirmiştir. Su, 1 mg/litre’den daha az derişimde doğal ve doğal olmayan organik bileşikler içerebilir. Bu bileşikler, suyun klorla dezenfeksiyonu aşamasında klor ile tepkimeye girerek oldukça karmaşık ve tehlikeli bileşikler oluşturmaktadır. Örneğin, amonyak ve hümik asitlerin sebep olduğu sudaki kahverengi rengi gidermek için klorla yapılan dezenfeksiyonda, fenol, klor ile tepkimeye girerek klorofenollere dönüşür. Yine fazla klor kullanımında uygun pH ve yüksek sıcaklıkta THM (trihalometan) oluşumu artmaktadır. İçme suyu iyileştirmede yaygın olarak kullanılan havalandırma, kimyasal oksidasyon ve aktif karbonla fiziksel adsorpsiyon yöntemlerinden en etkilisi aktif karbonla yapılan adsorpsiyondur (Gündüzoğlu, 2008).

29

Aktif karbonların % 21' i ise şeker ve mısır şurubu saflaştırılmasında kullanılmaktadır. Şeker pancarı ve şeker kamışı suyundan elde edilen şeker liköründe renk giderme ve hoş olmayan tat ve koku, aktif karbonla uzaklaştırılmaktadır (Ulmann, 1986).

Aktif karbon sularda bulunan organik kökenli maddelerin pek çoğunu büyük verimlerde giderebilmektedir. Bu nedenle diğer arıtma sistemlerine üstünlük sağlamaktadır. Özellikle günümüzde kullanımı yaygınlaşan pestisitler, herbisitler gibi zehirli maddelerin nehir, deniz ve göllere karışarak oluşturduğu kirliliğin önlenmesi için aktif karbon gelecekte daha da önem kazanacak bir malzemedir. Aktif karbon sadece organik maddelerin uzaklaştırılmasında değil, birçok inorganik maddelerin uzaklaştırılmasında da kullanılmaktadır (Eryıldız, 2010).

Günümüzde aktif karbonlar altının geri kazanımında da kullanılmaktadır. Altın teknolojisi hakkında birçok bilgi patentlidir. Ancak genel olarak altın, siyanürle muamele edilerek Au(CN)2 halini almaktadır. Altının geri kazanımı, sıvı fazdan siyanür hamurunun

aktif karbon ile muamelesi ile altının adsorpsiyonu şeklinde sağlanmaktadır (Gündoğdu, 2010). Aşağıdaki tabloda aktif karbonların sıvı faz uygulamaları özetlenmiştir (Tablo 2.4).

Tablo 2.4. Aktif karbonun sıvı faz uygulamaları (Seydioğlu, 2009).

Endüstri Tanımı Tipik kullanımı

İçilebilir su işlemleri Granül aktif karbon filtre olarak kullanılır

Organik bileşiklerin uzaklaştırılması, kötü koku ve tadın giderilmesi

Alkolsüz içecekler İçilebilir su işlemleri, klor ile sterilizasyon

Organik bileşiklerin uzaklaştırılması ve klorun giderilmesi

Altının geri kazanımı Liç işlemleri Sodyum siyanitte çözünmüş altının geri kazanımı

Petrokimya Kullanılan buharın

temizlenmesi

Yağ ve hidrokarbonların uzaklaştırılması

Yer altı suları

Yeraltı sularındaki istenmeyen maddelerin uzaklaştırılması

Kloroform, tetrakloroetilen ve trikloroetan içeren adsorplanabilir organik halojenlerin ve toplam organik halojenlerin azaltılması Endüstriyel atıksular

İşlemler sırasında açığa çıkan suların çevre için uygun hale getirilmesi

Biyolojik oksijen içeriğinin,

kimyasal oksijen içeriğinin ve toplam organik halojenlerin

azaltılması Yüzme havuzları

Organik içeriklerin uzaklaştırılması için ozon enjektesi

Kloramin seviyesinin kontrolü ve kalan ozonun

uzaklaştırılması

Yarı iletkenler Yüksek saflıkta su Toplam organik karbonun

azaltılması

Alkoller İçilebilir su işlemleri Fenol ve trihalometanların

30

2.8.2. Gaz faz uygulamaları

Gaz faz uygulamalarında, sıvı faz uygulamalarında kullanılan aktif karbonlardan daha sağlam ve yüksek yoğunluğa sahip granül halde veya şekillendirilmiş aktif karbonlar kullanılmaktadır. Gaz faz uygulamalarında kullanılan aktif karbonlarda bulunan küçük gözenekler, gazlar ve organik buharlar için seçicilik ve yüksek adsorpsiyon kapasitesi sağlamaktadır. Gaz faz uygulamaları, toplam aktif karbon kullanımının % 20'sini oluşturmaktadır (Akikol, 2005).

Gaz faz için kullanılan aktif karbonların kullanım alanları başlıca üç gruba ayrılabilir: Çözücülerin geri kazanımı, gaz saflaştırma ve ayırma, katalitik uygulamalardır (Kirk- Othmer, 1971). Tablo 2.5’te aktif karbonların gaz faz uygulamaları gösterilmiştir.

Tablo 2.5. Aktif karbonların gaz faz uygulamaları

Endüstri Tanımı Tipik kullanımı

Çözücü geri kazanımı

İşlemin ekonomisini optimize etmek ve buhar emisyonlarının kontrolü için organik çözeltilerin geri kazanımı

Asetat fiberler (aseton), Eczacılıkla ilgili uygulamalar (metilen klor), film kaplama ve boya (etil asetal), manyetik bant

Karbondioksit Fermantasyon işlemlerinde

karbondioksit saflaştırılması

Aminlerin, merkaptanların ve alkollerin adsorpsiyonu Endüstriyel havalandırma Organik buharların adsorpsiyonu -

Atık imha Evsel, kimyasal ve klinik atıkların

yüksek sıcaklıkta yakarak imhası

Baca gazlarından dioksinlerin ve ağır metallerin uzaklaştırılması

Sigara Ağızlıkta toz ve tanecikli filtreler

Tadı ve kokusunun kontrolü veya sigara dumanındaki zararlı elementlerin bazılarının ekstraksiyonu (özütlemesi)

Şartlandırma Isıtma ve havalandırma Havaalanları, ofisler

Kompozit fiberler Köpük / lifli bileşenler içinde toz aktif karbonun emprenyesi

Gaz maskeleri, suyun işlenmesi, Koku gidericisi İstenmeyen kokuların giderilmesi Filtre birimleri