Heterojen katalizör sentezi ve çay atığından termokimyasal süreçler ile hidrojence zengin gaz ürün eldesi

Abstract

Bu çalışmada hidrojence zengin gaz karışımı üretmek amacıyla çay atığının hava ve hava+buhar ortamında yukarı akışlı borusal reaktörde gazlaştırma reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Gazlaştırmada katalizör olarak K2CO3'ın yanısıra emdirme ve sol-jel yöntemleri ile sentezlenen Ni/Al2O3 ve Ni-CeO2/Al2O3 katalizörleri kullanılmıştır. Sentezlenen katalizörler XRD, XRF, SEM, BET ve TGA teknikleri ile karakterize edilmiştir. Katalizörlerin aktiviteleri çay atığının gazlaştırılması reaksiyonlarında belirlenmiştir. Gazlaştırmaya etki eden parametrelerden sıcaklık (450, 650, 850°C), süre (10, 15, 20 dk), katalizör oranı (kütlece %0, 10, 20, 30, 40, 60), hava akış hızı (2, 3, 4 L/sa), katalizör sentez yöntemi ve CeO2 yükleme oranı (%0-40)'nın gaz ürün verimine ve kompozisyonuna etkisi incelenmiştir. Hava ile gazlaştırma reaksiyonlarında en yüksek H2 verimi 850°C, 15 dk, %20 katalizör oranı ve 3 L/sa hava akış hızında K2CO3 ile 3,54 mol H2/kg çay atığı olarak elde edilirken sol-jel yöntemi ile sentezlenen, %40 CeO2 içeren Ni-CeO2/Al2O3 katalizörü ile aynı koşullarda 6,26 mol H2/kg çay atığı verimine ulaşılmıştır. Gazlaştırma ortamına havanın yanısıra buhar eklenmesiyle H2 verimi K2CO3 varlığında 48,76 mol H2/kg çay atığı'na ulaşırken, Ni-CeO2/Al2O3 katalizörü ile 29,71 mol H2/kg çay atığı H2 elde edilmiştir. Yukarı akışlı reaktörlerde yüksek olan tar verimi Ni-CeO2/Al2O3 katalizörü ile 850°C'de %9,14'ten %4,46'ya düşürülmüştür. Reaksiyon sonucunda elde edilen sıvı ürünlerin GC-MS ile bileşimleri belirlenmiş olup sıvı ürünlerin fenolik bileşikler ve kafeince zengin olduğu görülmüştür.