Liquefaction, Pyrolysis of Ferula Orientalis L. Stalks and Characterization of Liquid Products Obtained at Optimum Conditions

Abstract

Bu çalışmada otsu bitkilerden olan yaban çaşırı (Ferula orientalis L.) bitkisi saplarının bir enerji kaynağı olarak değerlendirilmesi için bitki sapları toplandı, kurutuldu ve öğütülerek un haline getirildi. İlk olarak, süper kritik şartlarda, yüksek basınçlı bir otoklav içinde, farklı sıcaklıklarda değişik organik çözücüler (metanol, etanol, 2-propanol, 2-bütanol, aseton) ile katalizörsüz ve katalizörlü (sodyum hidroksit, sodyum karbonat, çinko klorür) olarak sıvılaştırma deneyleri yapıldı. İkinci aşamada sabit yataklı bir reaktörde yavaş piroliz deneyleri yapılarak sıcaklık, katalizör (alüminyum oksit, çinko oksit), parçacık boyutu ve sürükleyici gaz akış hızı gibi parametrelerin piroliz ürün verimlerine etkileri incelendi. Bu şekilde en yüksek sıvı ürün veriminin elde edildiği optimum sıvılaştırma ve piroliz şartları belirlendi. Üçüncü aşamada Ferula orientalis L. bitkisi saplarından kimyasal aktivasyon sonucu elde edilen aktif karbon ile boyar madde adsorpsiyon deneyleri yapıldı. Sonuçlar Langmuir, Freundlich ve Temkin adsorpsiyon izotermlerine uygunluk yönünden analiz edildi. Adsorpsiyon kinetiği yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve Elovich kinetik modellerine uygunluk yönünden incelendi. Adsorpsiyon sisteminin yalancı ikinci derece kinetik modele uyumlu olduğu bulundu. Diğer taraftan sıvılaştırma ve piroliz sonucu optimum şartlarda elde edilen katı ve sıvı ürünler çeşitli kromatografik ve spektroskopik yöntemler ile karakterize edildi. Diğer taraftan sıvılaştırma ve piroliz sonucu optimum şartlarda elde edilen katı ve sıvı ürünler çeşitli kromatografik ve spektroskopik yöntemler ile karakterize edildi.

In this study, herbal Ferula orientalis L. stalks were collected, dried in air and grinded for utilization as a source of energy. Firstly, in a high pressure autoclave, the liquefaction experiments were performed at different temperatures under supercritical conditions in organic solvents (methanol, ethanol, 2-propanol, 2-butanol, acetone) with (sodium hydroxide, sodium carbonate, zinc chloride) and without catalyst. Secondly, slow pyrolysis of Ferula orientalis L. stalks were done performed in a fixed-bed tubular reactor. The effects of pyrolysis parameters such as temperature, catalyst (aluminium oxide, zinc oxide), particle size and sweeping gas flow rate on product yields were investigated. In this way, optimum conditions at which maximum liquid yields obtained were determined for both liquefaction and pyrolysis processes. Thirdly, the adsorption experiments of dyes on activated carbon obtained by chemical activation with Ferula orientalis L. were carried out. Experimental equilibrium data were analyzed by the Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms. Adsorption kinetic was investigated by pseudo first-order, pseudo second-order and Elovich models. It was determined that the pseudo-second order kinetic model better fits the adsorption kinetics. On the other hand, the solid and liquid products obtained at optimum conditions by liquefaction and pyrolysis experiments were characterized by chromatographic and spectroscopic methods.