Adsorption
267 theses under this subject heading
Anaerobik çıkış suyundan adsorpsiyon ile fosfor geri kazanımı
Sürdürülebilir atık yönetimi ve kaynak kazanımı odaklı atıksu arıtımı her geçen gün daha önemli bir duruma gelerek her atığın aslında yeni bir kaynak olduğunu ve mevcut sınırlı kaynakların tükenmeden önce daha çok geri kazanım konusuna dikkat edilmesi gerektiğini savunmaktadır. Atıksu arıtma tesislerinde pek çok geri kazanıma uygun atıklar oluşmakta ancak teknolojinin yetersizliği ve maliyetlerin yüksek oluşu nedeniyle işlem yapılamamaktadır. Yapılan bu araştırmada arıtma tesisi içinde geri devredilerek herhangi bir geri kazanım işlemi yapılamayan, anaerobik çürütücünün üst sızıntı suyunda yüksek miktarda bulunan fosforun geri kazanımı yapılması hedeflenmiştir. Bu amaçla çalışmada anaerobik çıkış üst suyundan adsorpsiyon yöntemi ile fosforun geri kazanımı amaçlanmıştır. Adsorpsiyon işleminde adsorbent olarak bir zeolit cinsi olan klinoptilolit minerali kullanılmıştır. Yapılan ön çalışmalarda klinoptilolit için partikül boyu 1-2 mm aralığında, doz miktarı 5 gr, sıcaklık değeri 25 ℃, pH değeri 6-7 aralığında ve 24 saat süren karıştırma işleminin en iyi fosfor giderim verimi verdiği bulunmuştur. Bu şartlar altında doz miktarı 4, 6, 8, 10 ve 12 gr olarak ayarlanıp yapılan adsorpsiyon işleminde en yüksek fosfor giderim verimi, doz miktarı 12 gr olduğunda % 94,07 olarak bulunmuştur. Design Expert programı ile yapılan modelleme işleminde ise, doz miktarı 12 gr, pH değeri 6,02 ve sıcaklık değeri 29,9 ℃ olduğunda en yüksek % 98,69 fosfor giderim verimi bulunmuştur. Fosfor giderim veriminin hem yapılan deneysel çalışmada hem de program modeli sonuçlarında çok yüksek olarak gerçekleştiği ve sonuçların birbirine yakın olduğu ANOVA testinde görülmüştür. Bu araştırma sonuçları anaerobik üst sızıntı suyundan klinoptilolit ile yüksek miktarda fosfor geri kazanımı gerçekleştirilebileceğini göstermiştir.
Irak metakaolininden hazırlanan zeolitin sentezi ve karakterizasyonu ve Rodamin B boyasının atık sudan uzaklaştırılmasında uygulanması
Bu tezde, Irak metakaolininin zeolit sentezi için hammadde olarak kullanımı araştırılmıştır. Zeolit sentezlemek için üç farklı metodoloji kullanılmıştır, sadece ilk yaklaşımda zeolit A (LTA) üretilmiş kalan iki yöntem iyi zeolit ürünü vermemiştir. Sentezlenen zeolit A'nın yapısal ve morfolojik özelliklerini değerlendirmek için X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) analizi kullanılarak kapsamlı karakterizasyon yapılmıştır. Bulgular, zeolit LTA'nın başarılı bir şekilde üretildiğini açıkça doğrulamaktadır. Sentezlenen zeolit, çevre ve sucul ekosistemler üzerindeki tehlikeli etkileri nedeniyle Rodamin B boyasının uzaklaştırılmasındaki etkinliğini araştırmak için kullanılmıştır. Sentezlenen zeolit (LTA)'nın herhangi bir konsantrasyonda Rodamin B boyasını uzaklaştıramadığı görülmüştür. Bu sonuca göre boyayı uzaklaştırmak için zeolit (A)'yı hidroklorik asit ile işlenmiş ve yüzey alanını ve gözenek boyutunu genişletilmeye çalışılmıştır. 0.1 M hidroklorik asit konsantrasyonu ile gözenek boyutu 8.3578 nanometre artmış ancak yüzey alanı önemli ölçüde artış göstermemiştir. 2 g asitle işlenmiş zeolitin yaklaşık olarak 13 ppm'lik boyayı 3 dakikada uzaklaştırdığı gözlemlenmiştir. Buna karşılık, Rodamin B'yi uzaklaştırmak için 0.8 gram metakaolin (ham maden) test edildiğinde, boya yaklaşık olarak 46 ppm uzaklaştırılmıştır. Son olarak, sonuçların hangi model ile uygunluk gösterdiğini belirlemek için Langmuir ve Freundlich izotermleri test edilmiştir. Zeolit için R-kare değerlerinden, Langmuir modelinin daha iyi uyuştuğu, qmax (mg/g) değerinin 0.179 olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak, Sentezlenen zeolit LTA (A)'nın Rodamin B boyasını uzaklaştırmak için etkili veya ekonomik olarak uygun olmadığı ve iyi performansı nedeniyle uzaklaştırma sürecinde doğrudan metakaolin kullanmanın tercih edilebilir olduğu sonucuna varılmıştır.
Değişik kömür numuneleri üzerine soğuk plazmanın etkisinin incelenmesi ve adsorpsiyon uygulamaları
Endüstrilerde gaz ayırma ve arıtma işlemleri için adsorpsiyon yöntemi damıtma ve gaz emme gibi diğer geleneksel ayırma işlemlerine daha yaygın kullanılmaktadır. Bununla birlikte, adsorpsiyon olayının daha etkili olabilmesi için kullanılan adsorbanların yüzey özellikleri etkilidir. Adsorbanların etkili yüzey uygulamaları için çeşitli yöntemler mevcuttur. Bu yöntemlerden biri de plazma uygulamalarıdır. Plazma uygulamaları sıcak plazma ve soğuk plazma olarak iki kısımda değerlendirilir. Sıcak plazma uygulamalarında yüksek enerji tüketimi söz konusudur. Bundan dolayı yüzey modifikasyonlarında soğuk plazma yöntemi daha çok tercih edilmektedir. Plazma modifikasyon ile yüzeylere değişik fonksiyonel gruplar bağlanması söz konusudur. Bu tez çalışmasında, mevcut yöntemlere alternatif olarak piyasada yaygın olarak bulunan petrokok, Ukrayna kömürü ve Şırnak kömürü numunelerinin oksijen soğuk plazma ile modifikasyonu ve elde edilen asorbanlarla sulu ortamlardan malahit yeşili boyar maddesinin giderimi amaçlanmaktadır. Plazma uygulamasından sonra ve önce elde edilen kömür numunelerinin XPS, FTIR, SEM ve BET teknikleri ile karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan kömür numuneleri üzerine plazma uygulamasının etkili olduğu özellikle kömür numunelerinin yüzeyinde oksijenli grupların arttığı gözlenmektedir. Plazma uygulanmış kömür numuneleri kullanılarak malahit yeşili boyasının uzaklaştırılması, başlangıç pH'ı, adsorban dozu, başlangıç boya konsantrasyonu ve sıcaklık gibi farklı parametrelerin değiştirilmesiyle incelenmektedir. Elde edilen deneysel veriler için hem Langmuir hem de Freundlich izotermleri kullanıldı. Yalancı birinci dereceden ve ikinci dereceden hız eşitlikleri kinetik veriler için kullanıldı. Termodinamik parametreler elde edildi. Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, kömür, malahit yeşili, soğuk plazma
Kabak çekirdeğinden elde edilen aktif karbon üzerine RB 19 adsorpsiyonu: Kinetik,izoterm ve termodinamik çalışmaları
Bu çalışmada kabak iç çekirdeğinden elde edilen aktif karbon kullanılarak adsorpsiyon yöntemi ile atık sularda bulunan Reaktive blue 19 boyar maddenin giderimi araştırıldı. Absorbent olarak ZnCI2 ile aktive edilmiş kabak iç çekirdeğinden elde edilen aktif karbon kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar, sırası ile adsorpsiyon süresi, absorban miktarı, pH değişimi ve sıcaklık gibi faktörlerin adsorpsiyon üzerindeki etkisi araştırıldı. Kabak iç çekirdeği hidrokömürünün FT-IR, SEM, TGA-DTA, BET ve XPS ile karekterizasyonu yapılmıştır. Deneysel aşamalarda adsorpsiyon denge süresi 45 dakika, adsorbent dozajı 0.8 g ve optimum pH 6 olarak tespit edildi. Bu aşamadan sonra Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izotermlerinin adsorpsiyon parametreleri incelenmiştir. Adsorpsiyon işleminin Freundlich izoterm modeline daha iyi uyum sağladığı, tutunmanin çok tabakalı bir şekilde ve heterojen yüzeyde meydana geldiğine işaret etmiştir. Bu modelde bulunan tüm n değerleri için n ˃ 1' olduğundan adsorpsiyon sürecinin fiziksel adsorpsiyon olarak gerçekleştiğine yorumlanmıştır. Ayrıca Dubinin-Radushkevich izotermindeki ortalama E değerlerinin 8 kJ/mol 'den daha küçük çıkması bağlanma mekanizmasının fiziksel etkileşimlerle gerçekleştiğini destekler durumdadır. Kinetik veriler değerlendirildiğinde yalancı ikinci dereceden kinetik model ile uyumlu olduğu bulunmuştur. Adsorpsiyonun termodinamik parametrelerinde, ΔHo > 0 olması sistemin endotermik olduğunu, ΔS° > 0 değerlerini olması sistemin düzensizliğinde artış olduğunu ve ΔGo < 0 çıkması boyar maddelerin aktif karbon üzerine adsorpsiyonunun kendiliğinden gerçekleşen bir süreç olduğunu göstermiştir.
Ceviz ve fıstık dış yeşil kabuklarından elde edilen hidrokömürler ile sulu çözeltiden metilen mavisi boyasının giderimi
Bu çalışmada, ceviz ve fıstık dış yeşil kabuklarından elde edilen hidrokömürler ile sulu çözeltiden metilen mavisi boyasının giderimi çalışılmıştır. Bunun için Fıstık ve ceviz hidrokömürün FT-IR, SEM, EDX ve TG-DTA ile karekterizasyonu yapılmıştır. Karekterizasyon işlemi sırasıyla 298K, 308K ve 318K sıcaklıklarda, sırasıyla 50, 100, 150, 200 ve 300 konsantrasyonlarda çalışıldı. Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izotermlerinin adsorpsiyon parametreleri hesaplanmıştır. Ceviz hidrokömür adsorbenti üzerine Metilen Mavisi boyar maddesi için Langmuir korelasyon katsayaları (R2) sırasıyla 0,9963, 0,9974 ve 0,9950 hasaplandı. Fıstık hidrokömür adsorbenti üzerine Metilen Mavisi boyar maddesi için Langmuir korelasyon katsayaları (R2) sırasıyla 0,9759, 0,9939 ve 0,9981 hasaplandı. Ceviz hidrokömürü ve Fıstık hidrokömürü adsorbentleri Metilen Mavisi boyar maddeler için RL değerleri sırasıyla 0,1650 ≥ RL ≥ 0,103, 0,1108 ≥ RL ≥ 0,0177 hesaplandı. Her iki adsorbentin Langmuir modeline uygun olduğu gözlemlenmiştir. Ceviz hidrokömürü adsorbentinin Freundlich sabiti (KF) değerleri 48,9589 mg/g ile 67,1858 mg/g arasında değiştiği ve sıcaklıkla artığı bundan dolayı etkileşimin endotermik olduğu gözlemlenmiştir. Fıstık hidrokömürü adsorbentinin Freundlich sabiti (KF) değerleri 51,3942 mg/g ile 58,5305 mg/g arasında değiştiği ve sıcaklıkla artığı bundan dolayı etkileşimin endotermik olduğu gözlemlenmiştir. Freundlich izoterm modeline göre ceviz ve fıstık hidrokömürlerin n değerleri ˃ 1' olduğundan fiziksel adsorpsiyon gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Temkin izoterm modeline göre ceviz ve fıstık hidrokömürlerin adsorbentlerinin B1 değerlerinin sıcaklıkla artığı gözlemlenmiş böylece adsorpsiyonun endotermik olduğu görülmüştür. Dubinin-Radushkevich izoterm modeline göre ceviz ve fıstık hidrokömürlerin E değerleri ˂ 8 kJmol-1 'den küçük olduğu için adsorpsiyon prosesin fiziksel olduğu gözlemlenmiştir. Termodinamik parametreler (ΔHo ve ΔGo) hesaplanmıştır. Ceviz ve fıstık hidrokömürü adsorbentlerinin ΔHo değerleri sırasıyla 37,0940 ve 22,2493 bulunmuştur. Pozitif ΔHo değerleri adsorpsiyonun endotermik olduğunu göstermiştir. Her iki adsorbentin ΔGo değerleri negatif olduğu gözlemlenmiş ve bu da adsorpsiyonun spontan (kendiliğinden) gerçekleştiğini göstermektedir. Elde edilen bu verilerin sonucunda hidrokömür yöntemi ile ceviz ve fıstık dış yeşil kabuğundan üretilen aktif karbonların adsorban olarak kullanılabileceğini göstermiştir.
Perlit destekli manyetik nanoparçacıklar ile çok bileşenli bir sistemde uçucu organik bileşiklerin dinamik rekabetçi adsorpsiyon davranışının değerlendirilmesi
Uçuculuk, zehirlilik ve yayılma özelliklerine sahip uçucu organik bileşikler (UOB'ler) insan sağlığı ve eko-çevre için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır. Birçok endüstriyel proses, çok bileşenli sistemler olarak ortaya çıkan UOB kirleticileri üretmektedir. Bu nedenle, UOB'lerin rekabetçi adsorpsiyonunun araştırılması pratik ve bilimsel öneme sahiptir. Bu tezde, UOB'ler olarak hedeflenen buhar fazındaki toluen, etilbenzen ve ksilenin yeni bir manyetik nano-adsorbent olarak geliştirilen perlit-destekli Fe3O4@SiO2@8-Hidroksikinolin-5-sülfonik asit (perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA) ile hem tek hem de çok bileşenli sistemlerde adsorpsiyon davranışı aydınlatılmıştır. Birlikte çökeltme yöntemiyle üretilen Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbenti karakterize etmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Brunauer–Emmett–Teller (BET) analiz teknikleri kullanılmıştır. Tek bileşenli sistemde 30 mg/L giriş konsantrasyonunda toluen, etilbenzen ve ksilenin adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 546, 662 ve 710 mg/g olarak bulunmuştur. İki bileşenli sistemde 30 mg/L toluen + 15 mg/L etilbenzen ve 30 mg/L toluen + 15 mg/L ksilen giriş konsantrasyonlarında toluenin adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %42 ve %50 azalmıştır. Benzer şekilde, iki bileşenli sistemde 30 mg/L etilbenzen + 15 mg/L toluen ve 30 mg/L etilbenzen + 15 mg/L ksilen giriş konsantrasyonlarında etilbenzenin adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %27 ve %46 azalmıştır. Ayrıca, iki bileşenli sistemde 30 mg/L ksilen + 15 mg/L toluen ve 30 mg/L ksilen + 15 mg/L etilbenzen giriş konsantrasyonlarında ksilenin adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %16 ve %22 azalmıştır. Üç bileşenli sistemde rekabetçi adsorpsiyon kapasiteleri tek bileşenli sisteme göre daha düşük bulunmuştur. Toluen, etilbenzen ve ksilenin perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbenti üzerine adsorpsiyon prosesinde kinetik davranışı değerlendirmek için reaksiyon temelli (psödo-birinci-derece ve psödo-ikinci-derece) ve difüzyon temelli (partikül içi difüzyon, Boyd film difüzyon ve kütle transfer) kinetik modeller kullanılmıştır. Perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbenti, toluen, etilbenzen ve ksilen için sırasıyla %88,91, %88,07 ve %87,16 yeniden kullanım verimliliği sergilemiştir. Bunun yanı sıra, perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbentin, literatürde bildirilen diğer adsorbentlere kıyasla önemli bir potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. Bu değerlendirmeler ışığında, yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve yeniden kullanım verimliliği sergileyen perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA, UOB kirleticilerin verimli bir şekilde giderimi için umut verici bir nano-adsorbent olarak önerilmektedir. Ayrıca, bu tez kapsamında elde edilen bulgular, belirli bir adsorbent ile ilişkili olarak buhar fazındaki farklı UOB kirleticiler arasındaki karşılaştırmalı ve rekabetçi adsorpsiyon davranışının daha iyi anlaşılması için önemli bir kanıt niteliğindedir.
Organik atıktan mikrodalga destekli aktif karbonun hazırlanması ve karakterizasyonu: Sodyum borhidrür metanolizinde ve boyar madde gidermede potansiyel kullanımları
Bu araştırmada, katalizör sentezi için bal kabağı kabuğu (BKK), potasyum karbonat (K2CO3) ile muamele edilerek mikrodalga karbonizasyonuna tabi tutularak elde edilmiştir. Katalitik açıdan en yüksek performansı gösteren katalizörün sentezi için farklı kimyasal aktivatörler (ZnCl2, KOH, H2SO4, K2CO3), çeşitli kimyasal aktivatör oranları (1:0,025, 1:0,05, 1:1, 1:2 ve 1:3), değişen emdirme süreleri (12s, 24s, 36s ve 48s), mikrodalga gücü (100W, 250W, 500W ve 1000W) ve mikrodalga karbonizasyon süreleri (5dk, 10dk, 15dk ve 20dk) gibi parametrelerle optimizasyon çalışmaları tamamlanmıştır. Optimal katalitik aktivite gösteren katalizör, BKK:KA (1:2) oranında hazırlanan numunenin etüvde 80°C'de 12s bekletilmesi ve ardından mikrodalga ile 500 watt gücünde 10 dk karbonize edilmesiyle elde edilmiştir ve bu katalizöre "balkabağı katalizörü" (BKK-CO3-kat) adı verilmiştir. Optimum koşullar belirlendikten sonra, katalizör miktarı, NaBH4 miktarı, reaksiyon sıcaklığı ve yeniden kullanılabilirlik gibi değişkenler göz önüne alınarak performans deneyleri gerçekleştirilmiştir. BKK-CO3-kat katalizli %2,5 NaBH4 metanoliz reaksiyonunda 30°C'de maksimum hidrojen üretim oranı (HGR) 18384 mL/dk.gkat olarak belirlenmiştir. Ayrıca, BKK-CO3-kat için aktivasyon enerjisi 54,91 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Katalitik açıdan en etkili olan BKK-CO3-kat'ın karakterizasyonu için SEM-EDX, ICP-MS, XRD ve FTIR analiz teknikleri kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, karbon destekli katalizörün metilen mavisi (MM) boyar madde adsorpsiyonu üzerindeki potansiyeli incelenmiştir. Sıcaklık, zaman ve adsorban miktarı parametreleri optimize edilerek adsorpsiyon etkinliği belirlenmiştir. Langmuir izoterm modelinin deneysel verilere en uygun olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, adsorpsiyon kinetiğinin yalancı ikinci mertebe modeline uyduğu, merkezi kompozit tasarım (MKT) modeli ile yapılan modellemenin en yüksek R² değerini doğrusal modelde verdiği ve adsorpsiyon işlemlerinde sıcaklığın en etkili parametre olduğu sonuçları elde edilmiştir. Optimizasyon programı sonucunda, BKK-CO3-kat için adsorban miktarı 44,11 mg, sıcaklık 33,55 oC ve zaman 164,34 dk. değerlerinde elde edilen maksimum %65,71'lik giderim oranı belirlenmiştir.
Biyoatık destekli biyokömür üretimi, mikrodalga ısıtmayla heteroatom katkılama ve ağır metal giderimi
Bu tez çalışmasında, hammadde olarak nar kabukları kullanılarak çevre dostu ve sürdürülebilir bir yaklaşımla biyokömür üretimi gerçekleştirilmiştir. Nar kabukları, klasik fırın yöntemiyle piroliz edilerek biyokömür elde edilmiştir. Elde edilen biyokömürün yüzey özelliklerini ve adsorpsiyon kapasitesini artırmak amacıyla heteroatom katkılama işlemlerine tabi tutulmuştur. Bu kapsamda; NH3 ve HNO3 kullanılarak azot (N), H2SO4 ile kükürt (S), H3PO4 ile fosfor (P) ve H2O2 ile oksijen (O) katkılamaları gerçekleştirilmiştir. Her bir doping işlemi, farklı molar oranlarda (1:1, 1:2, 1:3, 1:4) uygulanarak en uygun katkılama oranı belirlenmiştir. Mikrodalga fırınında katkılanan heteroatomların stabilitesini sağlamak adına farklı güç seviyelerinde (250 W, 500 W, 750 W ve 1000 W) ve farklı süreler (5, 10, 20 ve 40 dakika) uygulanarak optimum üretim koşulları araştırılmıştır. Elde edilen N,O,S ve P katkılı biyokömür örneklerinin ağır metal iyonları olan Cu2+ ve Cd2+ üzerine adsorpsiyon kapasitesi incelenmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları kapsamında; başlangıç konsantrasyonu, adsorbent miktarı, sıcaklık ve kinetik parametreler detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında ise üretilen malzemelerin morfolojik, yapısal ve yüzey özelliklerini belirlemek amacıyla SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), EDS (Enerji Dağılımlı Spektroskopi), XRD (X-ışını Difraksiyonu), BET (Yüzey Alanı Analizi) ve FTIR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi) analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, nar kabuklarından elde edilen heteroatom katkılı biyokömür, ağır metal giderimi açısından yüksek performansa sahip çevreci bir adsorbent materyal olduğunu ortaya koymuştur.
Çimento üretim prosesinde döner fırın baca gazı CO2 emisyonunun azaltılması için yöntem geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında, çimento döner fırın baca gazlarından, adsorpsiyon yoluyla CO2 tutulmasına çalışılmıştır. Adsorban olarak geliştirilen karışımlarda, zeolitli doğal puzolan (tras), genleştirilmiş perlit, bentonit kili ve endüstriyel kireç hammadde olarak kullanılmışlardır. Ayrıca, zeolit fazların sentezlenmesi ve katalizör etkisinin gözlemlenmesi amacıyla, bir karışıma NaOH katılmıştır. Adsorbanların; alternatif hammadde, mineral katkı ve/veya beton katkı olarak prosese geri beslenebilir olmaları da hedeflenmiştir. Deney kolonlarına; 50, 100, 150 ve 200°C sıcaklıklarda ve 3,7, 2,7 ve 1,7 lt/dk debilerde, % 80 N2 ile seyreltik % 20 konsantrasyondaki adsorbat CO2 gazları beslenmiştir. Verimler ve adsorpsiyon süreleri birlikte dikkate alındığında en iyi performansları gösteren adsorban gruplarında, ortalama % 37-46 arası verimler hesaplanmıştır. Deneysel verileri en iyi tanımlayan izoterm modelleri, Freundlich ve Redlich-Peterson; kinetik açıdan hız sınırlayıcı adımlar da, Elovich modeli ve Bangham gözenek difüzyonu olarak belirlenmiştir. 100°C sıcaklıkta, 3,7 lt/dk debi ile kolona beslenen CO2 gazları ile etkileşime giren hammaddeler de benzer sonuçlar vermişlerdir. Hammaddelerin; yüzey gözeneklilikleri, kristal kafes yapıları ve yüksek katyon değişim kapasiteleri ile çoklu katman adsorpsiyonuna uygun malzemeler oldukları anlaşılmıştır. En iyi performansı gösteren dört karışım içinde, NaOH katılan adsorban, yüksek alkali içeriği nedeniyle hammadde ya da mineral katkı olarak değerlendirilebilir değildir. Buna karşılık, bentonit ve perliti birlikte içeren diğer üç adsorban, hem alternatif hammadde hem de mineral katkı olarak kullanılabilir özelliktedir. Tüm bu açılardan, adsorban numunelerinin, çimento üretim prosesinden kaynaklı CO2'in yakalanmasında alternatif malzemeler olarak değerlendirilebilecekleri sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: CO2 yakalama, adsorban, adsorpsiyon, döner fırın baca gazı, zeolit, bentonit, perlit
Bazı denizel biyomateryallerin eldesi ve biyosorbent olarak kullanılması
Bu çalışmada, istilacı denizkestanesi Diadema setosum' dan kolajen ve kahverengi makro alg Sargassum vulgare türünden aljinat elde edilmiştir. Elde edilen aljinat ile kolajen, aljinat ve farklı oranlarda AK1 (2:1) ve AK2 (3:1) boncukları hazırlanmıştır. Elde edilen bu biyomalzemeler ile sucul ekosistemde yaşayan canlılar ve insan sağlığı için toksik olan Pb (II) giderimi hedeflenmiştir. Giderim çalışmalarında, biysorban mekanizmasını etkileyen biyosorban dozajı, pH, temas süresi ve başlangıç çözeltilerinin biyosorpsiyon verimine etkileri incelenmiştir. Biyosorbent miktarının etkisinin belirlenmesi içi yapılan çalışmada, Pb (II) biyosorpsiyon verimi 0,75 g biyosorbent dozajında ise sırasıyla %92,64, %87,08 ve %88,68 ile en yüksek biyosorpsiyon verimine ulaşmıştır. pH 3, 4 ve 5 değerlikte giderim verimleri sırasıyla Aljnat; %67,92, %71,16 ve %76,52, AK1; %53,48, %48,96 ve % 48,52 ve AK2; %61,08, %55,52 ve %58,44 belirlenmiştir. Aljinat boncuklarında süre arttıkça parçalanma gözlenmiştir. AK1 boncuklarında parçalanma gözlenmemesinin yanı sıra, süre arttıkça AK1 boncuklarının boyutlarında büyüme (şişme) gözlenmiş, 360. dakikaya kadar Pb (II) giderimi devam etmiştir. Aljinat boncuklarında yapısal olarak parçalanmalar görülmüş, boyut ve şekil olarak da değişim tespit edilmiştir. AK1 boncuğundaki giderim 100, 200 ve 300 ppm için sırasıyla 2,44 ppm, 6,96 ppm ve 24,96 ppm tespit edilmiş, %96,2, %96,52 ve %91,68 giderim sağlanmıştır. Bu deney aşamasında da diğer deney aşamalarında olduğu gibi en az deformasyona uğrayan biyosorbentin AK1 boncukları olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle AK1 biyomalzemesinin asidik koşullarda Pb (II) içeren atık sulardan, Pb (II) uzaklaştırılması için potansiyel biyosorbent adayı olabilecek nitelikte olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bu denizkestanesinin kabuk ve dikenlerinden kitin ve kitosan elde edilerek karakterizasyonları yapılmış, bu istilacı denizkestanesinin çeşitli alanlara entegre edilerek alternatif biyomateryal malzemeleri üretilmesi ile ekonomiye kazandırılması amaçlanmıştır. Böylece insan gıdası olarak tüketilmeyen ve ekonomik öneme sahip olmayan bu istilacı denizkestanesinin iç organlarından kolajen elde etmenin yanı sıra, kabuk ve dikenlerinden de faydalı biyomateryaller elde edilmiştir. Bir bütün olarak, farklı alanlarda kullanılabilecek farklı biyomalzemeler elde edilse de komple bir canlının farklı yöntemlerle işlenerek, neredeyse hiçbir atık olmaksızın biyomalzeme üretiminde kullanılması söz konusu olmuş ve böylece elde edilen bu farklı biyomalzemelerin ekonomiye kazandırılması olasılığı ortaya konmuştur. Bu durum hem ülke ekonomisine gelir sağlarken, farklı iş kollarının ileride oluşmasına olanak sağlayacağı gibi, ekolojik olarakda denizkestanesinin endemik türler üzerinde oluşturduğu baskının da kontrol altına alınmasını sağlayacaktır. Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK 2211-C Yurtiçi Öncelikli Alanlar Doktora Burs Programı), Yükseköğretim Kurulu (100/2000 YÖK Doktora Bursu Programı) ve İskenderun Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü (2021LTP-03) tarafından desteklenmiştir.
Effects of using different polymers in post-synthesis treatments of zeolite 4a coatings
Zeolites are crystalline microporous aluminosilicates which may be used in diverse applications related to catalysis, adsorption/separation and ion exchange. Adsorption heat pumps may provide heating and cooling effects and possess some advantages, such as being environmentally friendly and employing solar energy or waste heat sources. Zeolites are very suitable for adsorption heat pump applications, owing to their high water adsorption capacities as well as their suitable shapes of adsorption isotherms. Significant advances have been obtained in the performances of adsorption heat pumps by the commencement of using zeolite coatings on metal substrates. Zeolite coatings directly crystallized on metal surfaces may reduce the heat and mass transfer limitations to a great extent. The good contact between the metal surface of the heat exchanger and the zeolite may improve the quality of heat transfer across the interface, and the mass transfer limitations may be eliminated by adjusting the coating thickness. Quite thick layers of zeolite on metal surfaces have already been obtained. The nature of the coating also has an important effect on the performance of the heat pump system. The thick zeolite coatings should not be compact for obtaining relatively high diffusion coefficients. Another critical point for providing the commercial use of zeolite coatings in adsorption heat pumps is related to their mechanical and thermal stabilities. Zeolite coatings may be prepared by using various methods. Relatively thick and open coatings may be obtained especially by using the substrate heating method. In this method, a resistance directly heats the metal support in the reaction mixture and a water bath keeps the reaction mixture at a lower temperature. In this manner, the reaction in the bulk is suppressed while that on the metal support is promoted. In previous studies, it was observed that the substrate heating method might allow the preparation of quite thick zeolite A and X coatings with open and stable nature on stainless steel surfaces. However, covering the zeolite coatings further with a thin polyacrylic acid layer was also proposed in order to enhance the long-term mechanical and thermal stabilities of the coatings for allowing their use in commercial applications. The purpose of this study was to increase the stabilities of zeolite 4A coatings by coating them further with different polymers such as, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol and cellulose acetate and to investigate the effects created by the different polymers used. Materials prepared by substrate heating and conventional synthesis methods were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) while their thermal and mechanical stabilities were determined by applying rapid heating-cooling cycles and ultrasonic treatments, respectively. The results were also compared to previous results obtained when polyacrylic acid polymer was used for covering zeolite coatings with the same purpose. According to the results obtained, it was observed that the polymer-coated zeolite samples prepared under various conditions exhibited quite different desorption behaviors. When the open zeolite coatings prepared by using the substrate heating method were covered by polymer, they desorbed somewhat higher amounts of water, when compared to the pure zeolite 4A coatings. The amounts of water desorbed from all the pure polymers investigated were much less than those desorbed from pure zeolite A, which signified lower theoretical desorption values for the composite coatings. The sample using cellulose actetate performed best regarding water desorption. The favorable effect started to lose its significance as the amount/thickness of polymer increased in the composite sample. This may be related to the contact area between zeolite and polymer not increasing as much as the polymer mass in the sample for these samples. On the other hand, different results were obtained for the more compact zeolite coatings prepared by repeated conventional syntheses. In these cases, the polymer-covered coatings desorbed less amount of water when compared to the pure zeolite A coatings, as also expected from the theoretical calculations. This seemed to originate from the lower amount of interaction between zeolite and polymer in the compact coatings, when compared to the open coatings, in which the polymer could penetrate more deeper into the zeolite layer. The stabilities were improved when the zeolite coatings prepared by using both the substrate heating and repeated conventional syntheses methods were covered by the additional polymer layer. As a result of the consecutive ultrasonic treatments and rapid heating-cooling cycles applied, it was observed that the use of the polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol and cellulose acetate polymers all enhanced the stabilities of the zeolite 4A coatings. The highest mass loss was observed for the use of polyvinyl acetate, but, in general, negligible amounts of decrease took place in the mass of the composite coatings. The glass transition temperature, which is lowest for polyvinyl acetate among the polymers investigated in this study, might have played some role in the stabilities of the composite coatings. It was previously determined that using polyacrylic acid for covering zeolite 4A coatings also improved the coating stability while the desorption capacity increased by up to 24% for the coatings prepared by using the substrate heating method. In this study, cellulose acetate provided the highest amount of increase in the desorption capacity of zeolite 4A coatings prepared by using the substrate heating method. The increase was limited to about 12% but this may also be related to the differences in the thicknesses of the zeolite coatings obtained in different studies. It may be concluded that the polymer types and contents used to cover the open zeolite coatings prepared by using the substrate heating method affected the water desorption properties of the zeolite-polymer composite coatings. The stabilities of the composite samples, the natures of the zeolite coatings, the interactions between polymer and zeolite, the diffusion coefficients of water in these materials, the changes occurring in the adsorption/desorption capacities and the thickness of the polymer should also be taken into account for the preparation of polymer-zeolite composite coatings suitable for adsorption heat pumps and other applications.
İğde çekirdeğinden aktif karbon üretimi ve boyar madde adsorpsiyonu
Bu çalışmanın amacı, bir tür meyve olan iğde(Elaeagnus) türü, sultan iğdesi çekirdeğinden kimyasal aktivasyon yöntemi ile aktif karbon elde ederek, boyar madde adsorpsiyonugerçekleştirmektir. Aktif karbon Mikrogözenekli bir adsorbandır. Bu adsorban kömür, lignin, şeker ve Hindistan cevizi kabuğu, kayısı çekirdeği, zeytin çekirdeği dâhil çok çeşitli karbonlu materyallerden üretilir. Aktif karbonun adsorpsiyon özelliğini etkileyen bazı faktörler vardır. Bunlar yüksek yüzey alanı, yüksek adsorpsiyon kapasitesi ayrıca mikro gözenek yapısı ve yüzey fonksiyonel gruplarıdır. Aktif karbon elde edilmesinde, Fiziksel ve kimyasal aktivasyon olmak üzere iki farklı süreç kullanılmaktadır. Fiziksel aktivasyon yönteminde ham madde CO2, N2 ya da su buharı atmosferinde aktivasyon işlemi uygulanmaktadır. Kimyasal aktivasyon yönteminde ise hammadde, kimyasal bir madde ile (ZnCl2, KOH, H3BO3K2CO3, H3PO4, H2SO4 gibi) 400-900 °C de karbonize edilmektedir. Bu çalışmada üretilen aktif karbonlar, aşılı olarak tabir edilen iri meyveli bir iğde çeşidi olan sultan iğdesi çekirdeklerinin ZnCl2, KOH, H3BO3 ile impregnasyonu sonucu kimyasal aktivasyon yöntemi ile elde edilmiştir. Elde edilen aktif karbonların yapı ve yüzey özellikleri incelenmiştir. Kimyasal aktivasyon yöntemi kullanılarak üretilen aktif karbonlar ile boyar madde adsorpsiyonu sıcaklık, zaman, pH ve konsantrasyona bağlı olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon denge deneysel verilerinden Langmuir ve Freundlich denklemlerine uyumları incelenerek sıcaklık ile değişimleri araştırılmıştır. Boyar madde adsorpsiyonu, hem Langmuir hem de Freundlichizotermine uyum göstermiştir. Aktive edilmemiş maddenin boyar madde adsorpsiyon kapasitesi pH, konsantrasyon, karıştırma süresi ve sıcaklığa bağlı olarak incelenmiştir. Kimyasal aktivasyonun aktif karbonun kapasitesini yükselttiği ölçülmüştür. ZnCl2, KOH, H3BO3 ile aktive edilen aktif karbonların boyar madde adsorpsiyonu çalışmaları sonucunda, kapasite olarak yüksek adsorpsiyon sırasıyla;KOH,ZnCl2,H3BO3 olarak tespit edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında sıcaklığa bağlı olarak adsorpsiyon termodinamiği incelenmiştir. Termodinamik veriler bütün adsorpsiyon işlemlerinin kendiliğinden yürüdüğünü göstermektedir.
Sodyum dodesil sülfat ile modifiye edilmiş montmorillonit kili kullanılarak sulu çözeltilerden br13 boyar maddesinin gideriminin incelenmesi
Son zamanlarda, yüksek giderim verimi, kullanım kolaylığı ve adsorbentin geri kazanımı gibi avantajlarından dolayı, sudaki kirleticilerin ortamdan uzaklaştırılması konusunda montmorillonit (MMT) kullanımı çok yaygınlaşmıştır. Bu tez çalışmasında, sodyum dodesil sülfat ile modifiye edilmiş montmorillonit kili (organokil) kullanılarak sulu çözeltilerden BR13 boyar maddesinin giderimi incelenmiştir. Modifikasyon işlemi, adsorbent yüzey yapısını değiştirdiğinden bu işlem ile kil yüzeyinin adsorplama özellikleri geliştirilmiştir. MMT, sudaki BR13 boyar maddesi gibi kirleticileri, yüzeyi asidik ortamda aktifleştirip, SDS ile modifiye edildikten sonra kolaylıkla adsorplamaktadır. Sodyum dodesil sülfat ile modifiye edilmiş montmorillonit kilinin XRD(X-Işını Difraktometresi) , BET(Brunauer Emmet and Teller) yüzey alanı ve SEM (Taramalı elektron mikroskopu) analizleri yapılmıştır. Çalışmada pH'nın, tuzluluğun, temas süresinin, sıcaklığın, karıştırma hızının, başlangıç boyar madde konsantrasyonunun ve adsorbent dozunun adsorpsiyon verimine etkisi incelenmiştir. En iyi giderim verimi, 20 mg/l boya konsantrasyonunda, 0.01 g MMT-SDS dozunda, pH 4.38 (doğal), 150 rpm karıştırma hızında, 20 0C reaksiyon sıcaklığında gözlenmiş olup verim %98.24 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca adsorbentin yeniden kullanılabilirliğinin anlaşılması için; NaOH, NaCl, HCl ve Etanol gibi çözücülerin desorpsiyon verimine etkileri incelenmiştir. Desorpsiyon verimi; Etanol>NaOH>HCl>NaCl olarak belirtilmiştir. BR13'ün giderim mekanizmasını anlamak için Adsorpsiyon kinetiği ve İzoterm çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyonun; Pseudo ikinci derece hız eşitliğine uyduğu, endotermik karakterli olduğu ve en iyi Langmuir izotermine uyduğu tespit edilmiştir.
Trabzon / Beşikdüzü kili üzerine bazı boyar maddelerin adsorpsiyonunun incelenmesi
Sanayileşmenin hızla arttığı günümüzde, özellikle tekstil, boya ve kimya endüstrilerinde kullanılan sentetik boyar maddelerin çevreye verdiği zararlar önemli bir sorun hâline gelmiştir. Bu bağlamda, çevre dostu, düşük maliyetli ve etkili bir arıtım yöntemi olarak adsorpsiyon tekniği ön plana çıkmaktadır. Bu tez çalışması, Trabzon'un Beşikdüzü ilçesinden temin edilen doğal kilin metilen mavisi (MM) ve kristal viyolet (KV) gibi yaygın boyar maddelerin gideriminde potansiyel bir adsorban olarak kullanılabilirliğini incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmanın başlangıcında, Beşikdüzü kil örnekleri toprak yüzeyinden temin edilerek saf su ile yıkanmış, kurutulmuş ve öğütülerek adsorpsiyon çalışmaları için hazır hâle getirilmiştir. Bu ön işlemler, kilin doğal yapısındaki safsızlıkların giderilmesi ve adsorpsiyon verimliliğinin artırılması amacıyla uygulanmıştır. Hazırlanan kil örnekleri daha sonra BET (Yüzey Alanı Analizi), SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), FTIR (Fourier Transform Infrared Spektroskopisi), XRF (X-Işını Floresans Analizi) ve TGA-DTA (Termogravimetrik-Diferansiyel Termal Analiz) gibi çeşitli karakterizasyon yöntemleri ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kilin geniş yüzey alanına, yüksek gözenekliliğe ve kimyasal stabiliteye sahip olduğu belirlenmiştir. Bu özellikler, onu boyar madde giderimi açısından ideal bir adsorban adayı hâline getirmektedir. Adsorpsiyon deneyleri, farklı sıcaklık, pH, temas süresi, başlangıç derişimi ve adsorban miktarı gibi parametreler altında yürütülmüştür. Elde edilen deneysel veriler doğrultusunda, adsorpsiyon süreçlerinin izoterm davranışı Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich (D-R) izoterm modelleri ile modellenmiştir. Özellikle Langmuir izoterm modelinin yüksek uyum katsayısına sahip olduğu ve adsorpsiyonun yüzeye tek katmanlı, homojen şekilde gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Bu bulgu, kilin belirli bir adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğunu göstermektedir. Termodinamik analizler sonucunda hesaplanan ∆G°, ∆H° ve ∆S° değerleri incelenerek adsorpsiyon işleminin enerji değişimleri değerlendirilmiştir. Negatif ∆G° değerleri, sürecin spontan (kendiliğinden) gerçekleştiğini; pozitif ∆H° değeri ise adsorpsiyonun endotermik karakter taşıdığını ortaya koymuştur. Ayrıca, pozitif ∆S° değerleri, sistemde düzensizliğin arttığını ve adsorpsiyon sırasında boyar maddelerin yüzeye tutunmasının rastgele bir süreç olduğunu göstermektedir. Genel olarak, yapılan bu tez çalışması, Trabzon Beşikdüzü kilinin metilen mavisi ve kristal viyolet gibi sentetik boyar maddelerin gideriminde etkili bir adsorban olarak değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır. Doğal, kolay erişilebilir ve çevre dostu bir malzeme olan kilin bu şekilde değerlendirilmesi hem çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlayacak hem de düşük maliyetli arıtım teknolojilerine yeni bir alternatif sunacaktır.
Bitkisel kaynaklı silika materyallerinin kızartma yağlarının rejenerasyonunda adsorban olarak kullanım potansiyelinin belirlenmesi
Bu çalışmanın amacı, silika yönünden zengin bitkisel kökenli materyallerin (arpa kavuzu, buğday kepeği ve yulaf kavuzu) kızartma yağlarının rejenerasyonunda adsorban olarak kullanım potansiyellerinin, Magnesol XL'e karşı test edilmesidir. Kızartma ortamı olarak seçilen ayçiçek yağına ağırlıkça %3 oranında adsorban katkıları gerçekleştirilmiş ve patates kızartması işlemi toplam 18 saatte tamamlanmıştır. Kızartma süresince yağda oluşan tüm fiziko-kimyasal parametreler, kızartılan patates örneklerinin tekstürel özellikleri değerlendirilmiştir. Seçilen adsorban materyallerinin etkinliğinin incelenmesinde ise yüzey ve gözenek morfolojileri (SEM ve BET), X-ışını kırınım ve floresans (XRD, XRF) ölçümleri dikkate alınmıştır. Kızartma yağlarının muamelesinde kullanılan tarımsal kökenli adsorban materyallerin yüzey alanlarının 0,82-92,37 m2/g, ortalama gözenek çapı ve hacimlerinin ise sırasıyla 10,70-46,55Å ve 0,001-0,05 cm3/g aralığında değiştiği belirlenmiştir. Buğday kepeği külünün en yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip olmasının, bu adsorbanla muamele edilen yağların daha düşük serbest asitlik, p-anisidin ve TOTOX değerleri sergilemesinde etkili olduğu düşünülmektedir. 5 farklı deneme grubunda gerçekleştirilen analitik ölçümlerin aralıkları TPM % 8,50-16,50, viskozite 41,68-100,60 cp, renk doygunluğu 7,94-14,85, renk tonu 95,72-140,0 asit sayısı 0,45-1,09 mg KOH/g yağ, peroksit sayısı 3,43-6,05 meq aktifO2/kg yağ, p-anisidin 27,52-78,26, TOTOX 37,56-85,86 olarak kaydedilmiştir. Kızartma süresinin ilerlemesiyle birlikte trans yağ asitleri oluşumunun engellenmesinde, buğday kepeği ve yulaf kavuz külleriyle muamelenin Magnesol XL' den çok daha etkin rol oynadığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, arpa kavuzu, buğday kepeği ve yulaf kavuzundan elde edilen farklı morfolojik özelliklere sahip küllerin, kullanılmış kızartma yağlarının rejenerasyonunda başarı sağladığı tespit edilmiştir. Tarımsal kökenli bu materyallere ticari bir kullanım alanı ve katma değer sağlanması, sentetik adsorbanlara alternatif olarak kullanılabilecek doğal adsorbanların etkinliğinin kanıtlanması bu çalışmanın en önemli bulgularıdır.
Uşak tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan boyar maddelerin mikrobiyal dekolorizasyonu
Tekstil atık suları fazla miktarda organik ve inorganik kirleticiler içerirler. Doğaya bırakılan atık sular birçok canlı mikroorganizmalara zarar verir ve suyun içerisindeki ışık geçirgenliğini azaltarak fotosentetik aktiviteyi olumsuz yönde etkiler. Ayrıca boyar maddelerin bazı sucul organizmalarda birikmesi toksik ve kanserojenik ürünlerin meydana gelmemesine neden olur. Bu amaçla belirlenmiş olan Bacillus izolatlarının azo boyar maddelerin (Acid Blue, Acid Red) renk giderimi araştırılmıştır. Uşak organize sanayi bölgesinden toplanmış olan tekstil atığı, organize atığı ve seramik atıklarından izole edilerek 8 adet Bacillus sp. elde edilmiştir. İzolatların mikroskobik, makroskobik ve spor yapıları incelenmiştir. Tüm izolatların basil, gram pozitif ve spor yapılarının olduğu belirlenmiştir. Biyokimyasal karakterizasyon testleri (Katalaz, nişasta hidrolizi, VP testi, sitrat testi, NaCl) yapıldıktan sonra SA1, SA2, TA4, TA5 izolatların türleri belirlenmiştir. Farklı pH ve sıcaklılarda yapmış oldukları üremeler sonucunda optimum sıcaklığı 37-40 ˚C olduğu belirlenmiştir. 16S rRNA sekansları sonucunda SA1 (Bacillus mycoides), SA2 (Bacillus subtilis), SA3 (Bacillus aryabhattai), TA4 (Bacillus licheniformis), TA5 (Bacillus thuringiensis), TA6 (Bacillus flexus), OA7 (Bacillus proteolyticus), OA8 (Bacillus toyonensis ) olarak belirlenmiştir. Boyar madde içeren katı besiyerinde (Acid Blue, Acid Red, Acid Yellow) üreme gösterdikleri zaman Bacillus'ların daha çok Acid Red ve Acid Blue boyalarını adsorbe ettiği saptanmıştır. LB besiyerinde 37 ˚C'de, 24-196 saat çalkalamalı etüvde (1600rpm) inkübasyonu sonucu Acid Blue boyar madde de TA4 izolatı %47,08 ve Acid Red boyar madde de ise OA7 izolatı %69,74 renk giderimi belilenmiştir. FTIR analizlerinde Asit Blue karbonil fonksiyonel, Asit Red aromatik bağları grupları üzerinde adsore ettiği belirlenmiştir.
Ksantan GAM-G-2-(N-Morfolino) etilmetakrilat/titanyum oksit bazlı yeni yarı iç içe geçen ağ yapılı hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve katyonik boyaların sulu çözeltiden tek ve rekabetçi adsorpsiyonu
Organik boyaların endüstriyel atık sulardan uzaklaştırılması, çevrenin korunması ve canlı yaşamın devamı açısından özel ilgi çekmektedir. Bu çalışmada, titanyum oksit nanoparçacıkları (TiO2) içeren ksantan gamı (KsG)-graft-poli 2-(N-morfolino) etilmetakrilat (MEMA) bazlı yarı-iç içe geçen hidrojelleri serbest radikalik polimerizasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. KsG-g-poli (MEMA) ve KsG-g-poli (MEMA)/TiO2%1,5, metilen mavi (MM+) ve kristal viyole (KV+) boyar maddelerinin tekli ve ikili sulu çözeltilerinden adsorpsiyon metoduyla uzaklaştırılması için etkili bir adsorban olarak kullanılmıştır. Gözenekli yapıya sahip olan hidjellerden KsG-g-poli (MEMA)/TiO2%1,5'nin şişme oranı %481,9 iken KsG-g-poli (MEMA)'nın %447,5'tur. Hidrojellerin sıfır yük noktası 7,8 olarak hesaplanmıştır. Boyar maddelerin sulu çözeltilerden uzaklaştırılması davranışlarında KsG-g-poli(MEMA) ve KsG-g-poli (MEMA)/TiO2%1,5 hidrojelleri için MM+ boyasında Dubinin-Raduskevich (D-R) izotermine ve KV+ boyasında Freundlich izotermine uyum göstermiştir. Kinetik çalışmalar, her iki boyanın KsG-g-poli (MEMA) ve KsG-g-poli (MEMA)/TiO2%1,5 adsorbanı ile adsorpsiyonunun parçacık içi difüzyon modeline uyduğunu ortaya çıkarmıştır. İkili sistem çalışmalarında, KV+'nın uzaklaştırılma yüzdesi MM+'den daha yüksek olarak bulunmuştur. Tekli sistem adsorpsiyon kapasiteleri ile karşılaştırıldığında, ikili sistemde her iki boyanın uzaklaştırılan miktarları daha yüksektir. Buna göre, her iki boyanın da KV+/MM+ karışım çözeltilerinden adsorpsiyonları sırasında sinerjik bir etkileşim gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. MM+ ve KV+ boya karışımlarından adsorpsiyonu için en uygun model yalancı ikinci derece model olduğu belirlenmiştir. Dördüncü adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsünden sonra bile, adsorbanın boya çıkarma etkinliğinin nispeten yüksek olduğu belirlendi. KsG-g-poli (MEMA) ve KsG-g-poli (MEMA)/TiO2%1,5, kirli suyun arıtılmasında değerli ve yeniden kullanılabilir bir adsorban olabilmektedir.
Aktif karbon katkılı nanoliflerin adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Pek çok alanda olduğu gibi çevresel uygulamalarda da nanolifler artan bir ilgi görmektedir. Boyutlarından kaynaklanan benzersiz özellikleri sayesinde zaman içinde filtreleme, ayırma, sensör uygulamaları ve adsorpsiyon gibi alanlar için vazgeçilmez ürünlerin tasarlanmasını ve oluşturulmasını sağlarlar. Bu alanların en önemlilerinden biri olan adsorpsiyon, adsorbatların sıvı/gaz ortamında katı bir adsorban üzerine birikmesi olarak tanımlanmaktadır. Adsorban, sıvı/gaz ortamında çözünmüş bileşikleri adsorbe eden katı bir malzemedir. Adsorbanların atıksu arıtımı açısından önemi, adsorbanların kirletici uzaklaştırma etkinliği ile ilgilidir. Performansları yüzey alanına, morfolojiye ve kimyasal yapıya bağlıdır. Bu özellikler nanoliflerde ve aktif karbonda bir araya geldiğinden, bu çalışmada sulu ortamdan metilen mavisi uzaklaştırmak için aktif karbon katkılı nanoliflerden faydalanılmıştır. Bu amaçla önce insan saçından sülfirik asitli kimyasal aktivasyon ve karbonizasyon işlemleri ile aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Aktif karbon karakterize edilmiş ve mikrogözenekli yapıya sahip, 561 m2/g BET yüzey alanı olan, %6,5 kül miktarı içeren aktif karbon elde edilmiştir. Sentezlenen bu aktif karbon ipek fibroini elektrolif çekim çözeltisi içerisine %1, %5 ve %10 oranlarında eklenmiştir. %10 aktif karbon katkısı ile lif çekimi yapılamamış olup, %1 ve %5 aktif karbon katkılı çözeltiler ile düzgün nanolifler üretilebilmiştir. Nanolif çapları ve yüzey alanları sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri üzerinden ve BET yüzey alan ölçüm cihazı ile belirlenmiştir. Aktif karbon içermeyen, %1 ve %5 oranında aktif karbon içeren nanoliflerin ortalama çapları sırasıyla 263±68 nm, 276± 69 nm ve 283±75 nm olarak hesaplanmıştır. BET yüzey alanları aynı sıra ile 35,43 m2/g, 42,38 m2/g ve 43,58 m2/g olarak bulunmuştur. Verilere göre nanolifli yüzeylerin adsorpsiyon işlemi için iyi özelliklere sahip oldukları bulunmuştur. İki farklı pH (pH 5 ve pH 12), iki farklı sıcaklık (30 ve 50 ℃), üç farklı süre (2, 6, 10 dk) ve üç farklı adsorban miktarı (5, 10, 15 mg) değiştirilerek gerçekleştirilen batch adsorpsiyon testinde ultrasonik banyo desteğinden faydalanılmıştır. Test sonuçlarına göre, nanolifli yüzeylerden en iyi performansı %5 oranında aktif karbon içeren nanolif sergilemektedir. Değişen parametrelere göre %23,7 ile %88,9 oranında metilen mavisi uzaklaştırma kabiliyetine sahip olan bu nanolifli yüzey en yüksek metilen mavisi uzaklaştırma oranına 15 mg adsorban, pH 12 ve 50 ℃ sıcaklıkta 10 dk süren işlem ile ulaşıldığı gözlenmiştir. Elde edilen tüm sonuçlara göre, sentezlenen aktif karbon katkılı nanolifli yüzeyler tekstil atık sularından metilen mavisi uzaklaştırma potansiyeline sahiptir.
Atık sulardan doğal zeolit ve toz aktif karbon ile Ni(II) giderimi
Bu çalışma, atıksulardan Ni (II) ağır metaline ait iyonların adsorpsiyon işlemi kullanılarak uzaklaştırılması için adsorban olarak doğal zeolit (Bigadiç klinoptiloliti) ve toz aktif karbonun (ticari) kullanılabilirliğinin araştırılmasını amaçlanmıştır. Nikelin sulu ortamdaki adsorpsiyonu işlemlerinde; pH, başlangıç derişimi, adsorban miktarı, karıştırma hızı, karıştırma süresi ve sıcaklık etkileri incelenmiştir. Her iki adsorbanın adsorpsiyon işlemi öncesi ve sonrası FTIR ve XRD ile karakterizasyonu yapılmıştır. Deneylerden elde edilen verilerle adsorpsiyon sistemini açıklamak için çeşitli 3 izoterm modelleriyle daha (Freundlich, Langmuir ve Temkin) çalışılmıştır. Adsorpsiyon işleminin her iki adsorban için de en iyi Freundlich izoterm modeline uygun olduğu bulunmuştur. Kinetik yönden adsorpsiyon olayını değerlendirmek amacıyla yalancı- birinci mertebe, yalancı-ikinci mertebe ve parçacık içi difüzyon hız modellerinin parametreleri hesaplanmıştır. Yalancı ikinci derece hız kinetiği, adsorpsiyon işlemini kinetik açıdan değerlendirmede iki adsorban için de en uyumlu hız kinetiği sonucunu vermiştir. Adsorpsiyonu, termodinamik yönden değerlendirmek amacıyla 25 oC, 35 oC, 40 oC, 50 oC ve 60 oC'de denemeler yapılmıştır. İncelenen adsorpsiyon işleminin doğal zeolit için endotermik, toz aktif karbon için ekzotermik işlem olduğu sonucuna varılmıştır. Son olarak tepkime hızının belirlenmesi için aktivasyon enerjileri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Sonuçlar doğal zeolit ve toz aktif karbonun sulu çözeltilerden Ni (II) iyonunun giderilmesinde etkili adsorbanlar olarak kullanılabileceğini gösterir.
Bentonit ve toz aktif karbon kullanılarak tekstil sanayisi atık sularında metilen mavisinin giderilmesi
Tekstil sanayisi atık sularının içermiş olduğu boyar madde kirlilikleri çevreye verdiği zararlar açısından ciddi boyutta tehlike barındırmaktadır. Bu çalışmada tekstil alanında yararlanılan metilen mavisi boyar maddesi kullanılarak ideal adsorpsiyon koşulları altında sulu çözeltiden giderilmesi üzerine denemeler yapılmıştır. pH, sıcaklık, karıştırma hızı, boyar madde konsantrasyonu ve adsorban miktarı parametrelerinin adsorpsiyon prosesi üzerine etkileri incelenmiştir. En yüksek boya giderim verimi bentonit ile %94,32 iken toz aktif karbon ile %99,73 olarak tespit edilmiştir. Farklı sıcaklıklarda izoterm çalışmaları yapılmıştır. Adsorpsiyon davranışı Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri yardımıyla aydınlatılmış, izoterm sabitleri hesaplanmıştır. Maksimum adsorpsiyon kapasitesine bentonit ile 303,0303 mg/g, toz aktif karbon ile 227,2727 mg/g değerinde ulaşılmıştır. Adsorpsiyon kinetiği yalancı birinci mertebe ve yalancı ikinci mertebe kinetik modeli ile tayin edilmiştir. Gibbs serbest enerjisi, entalpi ve entropi değişim değerleri belirlenmiştir.
Eti Maden Müdürlüğü Kırka Bor İşletmeleri atıksularında bulunan lityumun elde edilmesi için Li-Mn-O yapılı adsorbentin sentezi ve kullanımının araştırılması
Özellikle lityum iyon pillerinin üretiminde ihtiyaç duyulan lityum bileşiklerinin eldesi ve geri kazanımı ile ilgili çalışmalar son yıllarda oldukça önem kazanmıştır. Atık pillerden, deniz suyundan, jeotermal sulardan ve lityum(I) iyonlarını içeren atıksulardan lityum(I) iyonlarının geri kazanımında son yıllarda şablon mangan oksit yapılı adsorbentlerin sentezi ve kullanımı öne çıkmıştır. Bu tez çalışmasında Kırka Bor İşletmesi atıksuyunda yer alan lityum(I) iyonlarının seçici olarak şablon mangan oksit yapılı adsorbente adsorplanarak desorpsiyonla geri kazanımı hedeflenmiştir. Adsorbent LiOH.H2O ve Mn3O4'ten katı hal reaksiyonu ile sentezlenen redoks tipli spinel LiMn2O4 yapının HCl çözeltisi ile yıkanmasıyla hazırlanmıştır. Adsorbent yapının karakterizasyon çalışmaları yapılan sentezin doğruluğunu göstermiştir. Deneysel çalışmalar sentetik lityum(I) çözeltisi ve Kırka Bor İşletmesi atıksuyu ile gerçekleştirilerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışmaların ilk aşamasında sentetik çözeltiden lityum(I) iyon adsorpsiyonunda başlangıç pH'ının, başlangıç lityum(I) iyon derişiminin ve adsorbent derişiminin adsorpsiyon dengesi üzerine etkileri araştırılmış ve en uygun çalışma koşulları pH 10, adsorbent derişimi 10 g/L ve başlangıç lityum(I) iyon derişimi 200 mg/L olarak belirlenmiştir. Langmuir modelinden adsorbentin en yüksek lityum(I) adsorpsiyon kapasitesi 12,71 mg/g olarak saptanmıştır. Çalışmaların daha sonraki aşamasında ise, Kırka Bor İşletmeleri atıksuyundan lityum(I) iyonlarının adsorpsiyonu/desorpsiyonu atıksuyun içerdiği kalsiyum(II), magnezyum(II), sodyum(I), potasyum(I), ve bor(III) gibi iyonlarla birlikte araştırılarak λ-MnO2 adsorbentin tekrar kullanılabilirliği incelenmiştir. Kırka Bor İşletmeleri atıksuyunun kendi pH değerinin 9,54 olması nedeniyle adsorpsiyon bir ön pH ayarlaması yapılmadan gerçekleştirilmiştir. 165,5 mg/L lityum(I) içeren bu atıksuda adsorbentin lityum(I) adsorpsiyon kapasitesi 8,31 mg/g olarak saptanmıştır. Çalışmaların son aşamasında ise, λ-MnO2 adsorbentin atıksudan adsorpladığı lityum(I) iyonlarının geri kazanımı araştırılmış ve ilk desorpsiyonda %91,5 verim elde edilmiştir. Bu adsorpsiyon/desorpsiyon çalışması 5 kez tekrarlanmış ve sonuçlar λ-MnO2 adsorbentin desorpsiyon veriminin yaklaşık %10 azalarak %91,5'ten %82,5' e düştüğünü göstermiştir.
Arsenik ve selenyum ıyonlarının adsorpsiyonunda anyon değiştirici polimerik adsorbentlerin kullanımı
Bu tez çalışmasında, anyon değiştirme özelliği olan N,N-dimetiletilendiamin molekülleri ile modifiye edilmiş polistiren (DMEDA-m-CMS), sulu sistemden As(V) ve Se(VI) iyonları için etkili bir adsorbent olarak incelenmiştir. Anyon değiştirci adsorbent malzemenin yapısal ve morfolojik özellikleri, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılarak analiz edilmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonlarının adsorpsiyonuna pH, temas süresi, başlangıç konsantrasyonu, girişim yapan iyonlar ve iyonik şiddetin etkileri kesikli adsorpsiyon deneyleri ile sistematik olarak incelenmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonlarının DMEDA-m-CMS adsorbent üzerine adsopsiyonunun hızlı olduğu ve adsorpsiyon dengesine ulaşmak için 60 dakikanın gerekli olduğu tespit edilmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonları için pH 4.00'ün optimum olduğu ve adsorbentin bu iyonları adsorplama özelliğinin çözelti pH'sından bağımsız olduğu gözlenmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonları için elde edilen deneysel adsorpsiyon verilerinin, Langmuir izoterm modeli ile daha iyi uyumlu olduğu belirlenmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonları için Langmuir izoterm verilerinden elde edilen maksimum adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 114,93 ve 78,12 mg/g polimer olarak bulunmuştur. As(V) ve Se(VI) iyonları için elde edilen deneysel adsorpsiyon kinetik verileri, sözde ikinci derece modeli ile iyi uyum sağlamıştır. As ve Se(IV) adsorpsiyonunu, NO3- ve Cl− gibi tek yüklü iyonların etkilemediği gözlenmiştir. Ancak, SO42- ve PO43- gibi çok yüklü iyonların adsorpsiyonu etkilediği gözlenmiştir. DMEDA-m-CMS adsorbenti, %95'in üzerinde bir desorpsiyon verimi ile %3 HNO3 kullanılarak etkili bir şekilde rejenere edilebilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlardan, DMEDA-m-CMS adsorbentinin As(V) ve Se(VI) iyonlarının sulu ortamdan uzaklaştırılması için uygulanabilir olduğu belirlenmiştir.
Fatsa-ordu na-bentoniti üzerine direct blue 71 (DB71) boyar maddesinin adsorpsiyon denge çalişmasi
Yapılan bu çalışmada, düşük maliyetli bir adsorban olan Fatsa-Ordu Na bentoniti kullanılarak Direct Blue-71 boyar maddesini karakterizasyon ve adsorpsiyon özellikleri incelenmiştir. Tüm adsorpsiyon deneylerinde, adsorban başlangıç konsantrasyon, adsorban dozajı temas süresi, ve sıcaklık fonksiyonları olarak ele alınmıştır. Denge izotermlerini açıklamak için Temkin, Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon eşitlikleri kullanıldı. Üzerinde çalışılan adsorpsiyonun Langmuir eşitliğine uygun olduğu belirlenmiştir. Buna ek olarak, belirlenmek istenen kinetik veriler için partikül içi difizyon modelinin yanıda hem yalancı birinci dereceden hem de yalancı ikinci dereceden difüzyon modelleri kullanılmıştır. Elde edilen deneysel veriler yalancı ikinci dereceden kinetik modeline uyduğunu göstermiştir. Fatsa Na bentoniti örnekleri için entalpi, entropi ve gibbs serbest enerjisi gibi termodinamik parametreler incelendi. Kaydedilen veriler adsorpsiyonun kendiliğinden gerçekleşen bir proses olduğunu göstermektedir. Pozitif olan entalpi adsorpsiyonun endotermik olduğunu gösterir. Pozitif olan entropi verileri ise adsorbant yüzeyinde bazı değişimlerin olmasından kaynaklanmaktadır. Karakteristik sonuçlar Fatsa Na bentonitin sulu çözeltiden ve atık sudan Direct blue -71 'in uzaklaştırılmasında ticari adsorbanlara bir alternatif olarak kullanılabileceğini göstermiştir
Metronidazol ilaç etken maddesinin sulu çözeltilerinden adsorpsiyonu
Bu tez çalışmasının amacı, çevresel atık sularda sıklıkla tespit edilen ve farmasötik kirleticiler arasında yer alan metronidazolün sulu ortamlardan uzaklaştırılmasında adsorpsiyon yönteminin etkinliğini araştırmaktır. Aynı zamanda, farklı adsorbanların performansını karşılaştırarak en uygun malzemeyi belirlemek hedeflenmiştir. Ön değerlendirme aşamasında beş farklı adsorban (Aktif Karbon, Amberlite IRA-67, Amberlite A-21, Amberlite XAD-4, Amberlite XAD-1180N) test edilmiştir. Düşük verimli ve uzun denge süresine sahip olanlar elenmiş, en iyi sonuçları veren Aktif Karbon ve Amberlite XAD-1180N ile detaylı deneyler yürütülmüştür. Adsorpsiyon kinetiği, izoterm modelleri (Langmuir, Temkin) ve termodinamik parametreler incelenmiştir. Aktif Karbon %87,2 giderim verimi ile Langmuir izoterm modeline yüksek uyum göstermiştir (qₘ = 78,62 mg/g; R² = 0,998). Amberlite XAD-1180N ise 75 dakikada dengeye ulaşarak %81,3 verim sağlamıştır. Her iki adsorpsiyon süreci ekzotermik (ΔH° < 0) ve kendiliğinden olan (ΔG° > 0) karakter göstermiştir. Aktif Karbon yüksek kapasite sağlarken, XAD-1180N daha kısa sürede etki göstermektedir. Bu sonuçlar, metronidazol gibi dirençli bileşiklerin gideriminde adsorpsiyonun etkili ve sürdürülebilir bir yöntem olduğunu ortaya koymuştur. Bu bağlamda, çalışma, dirençli farmasötik bileşiklerin giderimi için sürdürülebilir ve yenilikçi atıksu arıtım teknolojilerinin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.