Chemical Engineering

Uşak University · Institute of Graduate Studies

Modifiye hidrotalsit/PVC/kitosan kompozit filmlerinin bozunma davranışlarının değerlendirilmesi

Poli(vinil klorür) (PVC), düşük maliyeti, işlenebilirliği ve geniş kullanım alanı nedeniyle polimer endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir termoplastiktir. Ancak, ısıl ve fotokimyasal bozunmaya karşı sınırlı dayanımı, malzemenin uzun süreli kullanımını kısıtlamaktadır. Bu nedenle, PVC'nin dayanımını artırmaya ve plastikleştirici göçünü azaltmaya yönelik katkı sistemlerinin geliştirilmesi önemlidir. Bu doğrultuda, PVC esaslı kompozit filmlerin dayanımını artırmak amacıyla farklı katkı maddeleri kullanılmış ve elde edilen filmlerin bozunma davranışları incelenmiştir. Çalışmada PVC plastisolleri içerisine dioktiltereftalat (DOTP) plastikleştirici, kalsiyum stearat-çinko stearat (CaSt2–ZnSt2) stabilizatörleri, epoksitlenmiş soya yağı (ESBO), hidrotalsit, kitosan ve glutaraldehit ile 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etil-karbodimid (EDC) gibi çapraz bağlayıcılar eklenmiştir. Hazırlanan plastisoller cam yüzeye uygulanarak belirli kalınlıkta filmler elde edilmiş ve bu filmler ısıl ve UV yaşlandırmaya tabi tutulmuştur. Filmlerde meydana gelen yapısal değişiklikler Fourier Transform Infrared (FT-IR) spektroskopisi ile belirlenmiş, polien oluşumu UV-Vis spektroskopisi ile takip edilmiş ve aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Plastikleştirici göçü difüzyon katsayısı üzerinden değerlendirilmiştir. Kütle kayıpları termogravimetrik analiz (TGA) ile, camsı geçiş sıcaklığı (Tg) DSC analizi ile ölçülmüştür. Filmlerin yüzey morfolojisine taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile bakılmıştır. Filmlere biyouyumluluk ve biyobozunurluk testleri uygulanmıştır. Plastisol levhalara çekme testi uygulanarak mekanik özellikleri (elastiklik modülü, tokluk vb.) performansı incelenmiştir. Örneklere ait parçacıkların parçacık boyut dağılımı ve yüzey yükü ve stabilitesizeta potansiyel testi ile incelenmiştir. Bu tez kapsamında kullanılan yöntemler açısından, PVC sistemlerinin dayanımı farklı açılardan kapsamlı biçimde değerlendirilmiştir. Hem yapısal değişimler hem de çevresel koşullar altındaki dayanım çok boyutlu olarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular, hidrotalsit ve kitosanın eklenmesi, modifiye edilmesi ve çapraz bağlanmasıyla plastikleştirici göçünün önemli ölçüde azaldığını ve PVC esaslı kompozitlerin ısıl, fotokimyasal ve biyolojik bozunmaya karşı direncinin arttığını göstermektedir. Bu katkı sistemleri ile PVC'nin çevresel koşullara karşı direncini iyileştirmenin yanı sıra, malzemenin kullanım alanını genişleterek özellikle tıbbi cihazlar gibi biyouyumluluk gerektiren uygulamalarda değerlendirilebilmesine katkı sağlayabileceği düşünülmektedir.

Emine Şanlı

Aktif karbonCVDPolimerizasyon+2

Bu çalışmada süspansiyon polimerizasyonu yöntemiyle yüzey alanları ve gözenek yapıları birbirinden farklı polimer bazlı küresel aktif karbonlar sentezlenmiştir. 1984,0557 m2/g yüzey alanı, 1,7206 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 34,688 Å ortalama gözenek çapına sahip polimer bazlı küresel aktif karbondan kimyasal buhar biriktirme yöntemi kullanılarak karbon moleküler elek (CMS) üretimi gerçekleştirilmiştir. CMS üretimini etkileyen faktörler (biriktirme sıcaklığı, metan akış hızı ve biriktirme süresi) ve seviyeleri, N2 izotermlerinden yararlanılarak Yüzey Merkezi Kompozit Tasarımı (Face Centered Composite Design-FCCD) deney tasarım yöntemi ile optimize edilmiştir. Üretilen CMS'lerden CMS1 en yüksek N2 adsorpsiyon kapasitesine sahipken, gözeneklerinde en çok pirolitik karbon biriken CMS8 olmuştur. CMS8'in gerek N2 izotermi gerek SEM görüntüleri incelendiğinde heterojen, yani mikro ve mezo gözeneklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Çalışmanın diğer bölümünde, 952,7325 m2/g yüzey alanı, 0,3893 cm3/g toplam gözenek hacmi ve 16,345 Å ortalama gözenek çapına sahip polimer bazlı küresel aktif karbondan grafitizasyon yöntemiyle grafitik karbon (GK) üretimi gerçekleştirilmiştir. Öncelikle grafitizasyona basıncın etkisini belirlemek için atmosferik basınç ve vakum altında çalışmalar yapılmış, elde edilen GK'lerin N2 izotermleri incelendiğinde vakum altında çalışılmaya karar verilmiştir. Sonrasında vakum ortamında ve sabit sıcaklıkta (1750 °C) grafitizasyon süresi 5 saatken, 10 ve 20 saatlik çalışmalar yapılarak grafitizasyona zamanın etkinsin çok az olduğu N2 izotermlerinden tespit edilmiş, bu nedenle üretim maliyetini düşürmek adına grafitizasyon süresi 5 saat seçilmiştir. Son olarak grafitizasyona sıcaklığın etkisini tespit etmek için 1000, 1250, 1500 ve 1750 °C'de GK üretim çalışmaları yapılmıştır. Üretilen GK'lerin BET, SEM ve RAMAN ile yapılan analizleri incelendiğinde 1750 °C'de yapılan grafitizasyonun daha yüksek olduğu görülmüştür. Böylece 1750 °C ve 5 saatlik vakum ortamında elde edilen GK-V-5-1750'nin ve ticari ürün Tenax® ile BTEX'lerin (Benzen, Toluen, Etil benzen, Ksilen) adsorpsiyon ve desorpsiyon çalışmaları TD-GC-MS (Termal Desorpsiyon-Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi) ile yapılmış olup, analiz sonuçları incelendiğinde GK-V-5-1750 ürününün ticari malzeme ile benzer özellikler taşıdığı görülmüştür.

Fadime Ateş

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Yüksek performanslı doğrudan metanol yakıt hücreleri için elektrolit-elektrot bileşenlerinin araştırılması

Modern endüstriyel toplumlarda ekonomik kalkınma, sosyal refah ve çevresel sürdürülebilirlik açısından enerji kritik bir öneme sahiptir. Ancak, enerji üretiminin büyük kısmının gelecekte tükenebileceği tartışılan fosil yakıtlara dayalı olması iklim değişikliği, hava kirliliği ve enerji güvenliği gibi ciddi sorunlara yol açmaktadır. Temiz, sınırsız ve çevre dostu enerji sağlamaları nedeniyle güneş, rüzgâr, hidroelektrik ve biyokütle gibi kaynaklar alternatif enerji kaynakları olarak dikkat çekmektedir. Fakat bu sistemler, enerji üretiminin değişken olması, gerçekleşen üretimin talebi karşılayamaması, başlangıç yatırım maliyetlerinin yüksek olması, çevresel etkilerinin bulunması ve belli coğrafi koşullara ihtiyaç duyulması gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Temiz enerji üretimi ve fosil yakıtlara bağımlılığın azaltılması açısından yakıt hücreleri önemli bir potansiyele sahip olup diğer enerji üretim sistemlerinin aksine kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştürerek su ve ısı gibi temiz yan ürünler üretmektedirler. Taşınabilir uygulamalarda polimer elektrolit membran yakıt hücresi (PEMYH) ve bu yakıt hücresinin metanol ile işletilen türü olan doğrudan metanol yakıt hücresi (DMYH) öne çıkmaktadır. DMYH bileşenlerini geliştirerek hücre performansının arttırılması güncel ve popüler konular arasında olup DMYH güç çıktısı üzerinde membran elektrot yığını (MEY) bileşenlerinin önemli bir etkisi bulunmaktadır. Bu nedenle, tez kapsamında anot elektrodu için katalizör sentez çalışmalarının yanı sıra farklı yapılarda membranlar hazırlanmış ve özellikleri incelenmiştir. Tezin ilk kısmını oluşturan membran çalışmalarında polieter eter keton (PEEK) yapısına sülfonik asit gruplarının katılması amacıyla sülfonasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiş ve elde edilen sülfone polieter eter ketonun (sPEEK) termoplastik poliüretan (TPU) ve poliviniliden florür (PVDF) ile farklı oranlarda harmanlanması ile sPEEK esaslı harman membranlar elde edilmiştir. Ayrıca, Nafion 117 ve Nafion 212 membranlar tabakalı kaplama (LbL) yöntemi kullanılarak katyonik ve anyonik polielektrolitlerle modifiye edilmiştir. Elde edilen membranların ısıl, yapısal, morfolojik özelliklerinin yanı sıra proton iletkenlik (σ) ve metanol geçirgenlik (PM) değerleri incelenmiştir. Tezde hazırlanan polimer elektrolit membranların (PEM), DMYH uygulamalarında kullanılan metanol ile etkileşimlerinin incelenmesi amacıyla QCM-D analizleri gerçekleştirilmiştir. sPEEK40-TPU60 kodlu ürünün proton iletkenliği (4,7 mS cm-1) ve metanol geçirgenliği (10-11 cm2s-1) değerlendirildiğinde DMYH uygulaması için en uygun membran olarak belirlenmiştir. Tabakalı kaplama yaklaşımı ile hazırlanan N212 esaslı kompozit membranlar ise N117 esaslı analog membranlara göre proton iletkenliklerinin ve metanole karşı bariyer özelliklerinin daha iyi olması nedeniyle önemli bir membran alternatifi olabileceği değerlendirilmiştir. Benzer şekilde DMYH uygulamaları için önemli bir gösterge olan membran seçicilik değerinin sPEEK40-TPU60 harman yapılı membran için 4,7x108 S s cm-3 olduğu ve N212 esaslı kompozit membranlarında oldukça düşük metanol geçirgenliği nedeniyle yüksek seçicilik değerine sahip olduğu belirlenmiştir. Tez çalışmalarının ikinci kısmında ise DMYH anot katalizörü olarak metal oksit-karbon destekli PtRu katalizörleri hazırlanmıştır. Destek malzemesinde kullanılan farklı metal oksit bileşiklerinin metanol oksidasyonu üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla katalizörlere döngüsel voltametri ve kronoamperometri analizleri uygulanarak elektrokimyasal özellikleri karşılaştırılmış ve en iyi katalizörün PtRu/WO3-C olduğu belirlenmiştir. Bu katalizörle gerçekleştirilen döngüsel voltametri analizlerinde akım yoğunluğu değerlerinin kullanılan tarama hızına göre değişmekle birlikte 67,4-112,6 mA cm-2 olduğu ve aynı deneysel koşullarda PtRu/C katalizörüne göre (16-38 mA cm-2) daha iyi sonuçlar gösterdiği saptanmıştır. Ayrıca tez kapsamında yapılan kronoamperometri analizi sonuçlarına göre PtRu/WO3-C katalizörünün metanol oksidasyonu sırasında oluşan türlere karşı toleransının da diğer katalizörlere göre daha üstün olduğu tespit edilmiştir.

Göknur Dönmez

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Nanobiyoteknolojide fosfoester bağları içeren hedeflendirilebilen salım sistemlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Bu tez çalışmasının kapsamında, nanobiyoteknolojik uygulamalar için kullanılabilecek yeni akıllı polimerik nanopartiküler sistemlerin geliştirilmesi amacıyla, yapısında fosfoester bağları bulunduran işlevsel polimerlerin sentezi, yapılarının aydınlatılması, nanopartiküler formülasyonlarının hazırlanması ve hücre canlılığı üzerine etkilerinin in vitro sitotoksite testi ile incelenmesi gerçekleştirildi. Bu kapsam dahilinde fosfoester bağı içeren iki grup polimer sentezlendi. İlk grupta ilaç salım sistemleri olarak yaygın ve güvenli olarak kullanılmakta olan Poli(akrilik asit)'in (PAA) modifikasyonuyla kaynaklarda rastlanmayan yeni bir polimer sentezlendi. İkinci polimer grubu olarak ise son yıllarda biyouyumlu ilaç/gen taşıyıcı nanopartiküler sistemler olarak önemli görülen poli(-aminoester) (PBAE), Michael katılma reaksiyonuna göre ilerleyen polikondenzasyon ile sentezlendi. Sentezlenmiş olan her iki polimer, anyonik ve katyonik grupları yapısında birlikte bulunduran poliamfolit yapıdadır. Sentezlenen polimerlerin karakterizasyonu Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Proton Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (1H NMR) analizleri ile gerçekleştirildi. PAA esaslı ürünlerin nanopartikülleri iyonik jelasyon, PBAE ürününü ise nanoçöktürme metodu ile hazırlandı. Polimerlerin proton tamponlama kapasitesi ve izoelektrik noktaları tayin edildi. Polimerik nanopartiküler sistemlerin optimizasyonu çalışmasında ilaç taşıyıcı olarak kabul edilen nanopartiküler sistemlerin boyut, polidispersite indeksi (PDI) ve zeta potansiyeli özellikleri dikkate alındı. Bu özelliklerin pH'a bağlı değişimleri incelendi ve hazırlanan nanoformülasyonların kolloidal kararlılıkları takip edildi Optimum özellikteki nanopartikül formülasyonlarının hücre canlılığı üzerine etkisi insan embriyonik böbrek (HEK 293) ve/veya primer koyun fibroblast (POF) hücre hatları üzerinde incelendi ve son olarak kanser hücrelerini hedeflendirmek amacıyla her iki grup polimer Folik asit (FA) ile modifiye edilerek ürünlerin FTIR analizi gerçekleştirildi. Sonuç olarak bu tezde hazırlanan modifiye PAA ve PBAE polimerik nanopartiküler sistemlerinin pH'a duyarlı, biyouyumlu ve hedeflendirilebilir ilaç taşıyıcı olarak uygun bir aday olduğu ortaya kondu.

Sema Şentürk

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Nanobiyoteknolojide dendrimer esaslı hedeflendirilebilen salım sistemlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Dendrimerler nanoboyutlarda sentezlenebilen moleküler yapıları dolayısıyla fonksiyonelleştirilebilen çok yönlü polimerlerdendir. Moleküler yapıları ve bazı spesifik özellikleri dolayısıyla farmasötik teknolojilerde ve bilhassa nanobiyoteknolojide hedeflendirilebilen ilaç taşıyıcı nanoformülasyonların hazırlanmasında büyük bir öneme sahiptirler. Bu tezle sunulan çalışmada, fonksiyonel özelliklere sahip, hedeflendirilebilen ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanılabilen yeni dendrimerlerin sentezi, karakterizasyonu ile nanoformülasyonların hazırlanması, kanser hücreleri üzerindeki in vitro sitotoksisite ve ilaç taşıma özelliklerinin incelenmesi amaçlandı. Bu kapsamda ilk defa çekirdek molekülü etilen diamin (EDA) ve dallanma birimleri bir aminoasit olan L-Arginin (L-Arg) esaslı yeni peptid dendrimerinin 1-4 jenerasyonları (G1-4) sentezlendi. FTIR, 1H NMR, GPC-SEC analizleri ve ninhidrin testi ile molekül yapıları karakterize edilerek doğrulandı ve özellikleri belirlendi. Sentezlenen dendrimerlerin in vitro sitotoksisite özellikleri primer koyun fibroblast (POF) hücre hattı kullanılarak MTT testi ile belirlendi. Dendrimerin G2 ve G3 ürünlerinin ilk defa bir antikanser ajanı olan β-iyonon (BI) ile nanoformülasyonları (nG2:BI ve nG3:BI) hazırlandı. Bunların kanser hücreleri üzerindeki in vitro sitotoksisite özellikleri, insan servikal karsinoma hücre hattı (HeLa) kullanılarak MTT testi ile incelendi. Sonuçlar IC50 değerleri olarak hesaplandı ve kontrol grupları ile karşılaştırmalı olarak değerlendirildi. Bir hedeflendirici kullanıldığında sitotoksik etkinin değişimini incelemek için seçilen G3 dendrimerine bilinen hedeflendirici folik asit (FA) takılarak nanoformülasyon (nFA-G3:BI) hazırlandı ve MTT testi uygulandı. Sonuç olarak, bu tezle sunulan çalışmada sentezlenen çekirdek molekülü EDA ve dallanma birimleri L-arg içeren yeni peptid dendrimerlerinin seçilen G ürünlerinin bilhassa G3 ürününün gerçekleştirilen in vitro çalışma koşullarında kanser hücrelerine ilaç taşımada çok kullanılan hedeflendirici olan FA bileşiğine ihtiyaç olmadan da HeLa hücrelerine hedeflendirilebilen nanotaşıyıcılar olarak kullanılabileceğini açık bir şekilde gösterdi. Tez kapsamında elde edilen yeni nG2:BI ve nG3:BI ile nFA-G3:BI nanoformülasyonların bir antikanser ajanı olan BI'ni taşımadaki başarısı dikkate alındığında sentezlenen dendrimerlerin nanobiyoteknolojide hedeflendirilebilen nanotaşıyıcılar alanında önemli bir yeri olacağı açıktır.

Kevser Bal

AntioksidanlarBitki fenolikleriDondurarak kurutma+2

Çeşitli bitkisel kaynaklardan temiz etiketli antioksidan eldesi ve üretimi optimizasyonu

Bu çalışmada, Box-Behnken deney tasarım metoduyla farklı parametreler kullanılarak kırmızı pancar, pitahaya, karanfil, çarkıfelek meyvesi, isveç pazısı bitkilerinden ekstrakt elde edilmiştir. Elde edilen ekstraktların sindirim aşamasında toplam antioksidan kapasitesi, toplam fenolik madde miktarı, biyoyararlanım, betalain profili ve karakterizasyon analizleri yapılarak optimum ekstraksiyon ve enkapsülasyon koşulları belirlenmiştir. Kırmızı Pancar ile yapılan çalışmalarda, Box Behnken metoduyla yapılan optimizasyon sonucunda 52,59 C,48,66 dk, 1:5 madde-çözücü oranı ,%2.11 sitrik asit anhidrat oranı en optimum koşullar olarak tespit edilmiştir. Mikrodalga destekli yapılan ekstraksiyonda ise toplam antioksidan kapasitesi ve toplam fenolik madde miktarı daha az bulunduğundan ultrasonik destekli ekstraksiyon ile devam edilmesine karar verilmiştir. Pitahayaha, Karanfil, Çarkıfelek Meyvesi, İsveç Pazısı bitkilerinden de 52,59 oC, 48,66 dk, 1:5 madde-çözücü oranı ,%2.11 sitrik asit anhidrat oranı ile ekstraksiyon çalışmaları yapılmıştır. Kırmızı pancar ekstraktı, bir yüzey yanıt metodu olan Merkezlenmiş Kafes Karışım optimizasyon yöntemi ile maltodekstrin, gam arabik (arap zamkı) ve guargum ile deney modeli tasarlanmıştır. Bu hazırlanan deney modeli sonucunda toplam antioksidan kapasitesi ve toplam fenolik bileşen miktarına göre yanıt optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Maltodekstrin %32, arap zamkı %56, guargum %12 karışım oranları ile kırmızı pancar ve kırmızı pancar, pitahaya, karanfil, çarkıfelek meyvesi, isveç pazısı bitkilerinin ekstraktlarının karşımları ile Liyofilizatör ve sprey kurutucuda enkapsülasyon işlemleri gerçekleştirilmiş. Kırmızı pancar enkapsüle sprey örneği için sindirimsiz aşamada DPPH için 669.45±6.81 mg TE/100 g dw, ABTS için 195.34±6.26 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı sindirimsiz aşamada: 148.56±2.00 (mg GAE/100g), değeri elde edilmiştir. Kırmızı Pancar Enkapsüle Liyofilizatör örneği için Sindirimsiz aşamada DPPH için 652.38±2.00 mg TE/100 g dw, ABTS için 164.38±2.44 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı Sindirimsiz aşamada: 140.21±2.00 (mg GAE/100g), değeri elde edilmiştir. Karışık enkapsüle sprey örneği için sindirimsiz aşamada DPPH için: 669.45±4.21 mg TE/100 g dw, Sindirimsiz aşamada ABTS için: 195.95±3.61 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı sindirimsiz aşamada (mg GAE/100g): 184.03±2.81, bulunmuştur. Karışık enkapsüle Liyofilizatör örneği için sindirimsiz aşamada DPPH için: 672.38±5.92 mg TE/100 g dw, Sindirimsiz aşamada ABTS için: 174.21±3.32 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı Sindirimsiz aşamada (mg GAE/100g): 182.29±1.33, bulunmuştur. Kırmızı Pancar ekstraktından elde edilen numunedeki toplam fenolik madde miktarı, mide sindirimi aşamasında %72 oranında, bağırsakta %57, sprey kurutucuda elde edilen numunesine mide sindirimi aşamasında %78, bağırsakta %86, liyofilizatörde enkapsüle edilen örneğinde midede %78, bağırsakta %85 oranında toplam fenolik maddenin korunduğu tespit edilmiştir. Ultrason destekli ekstraksiyon metoduyla elde edilen karışık ekstrakt örneğinin midede %62, bağırsakta %54, sprey kurutucuda enkapsüle edilen karışık ekstrakt numunesinde ise mide sindirimi aşamasında %82, bağırsakta ise %85, liyofilizatörde elde edilen karışık ekstrakt numunesi ise mide sindirimi aşamasında %72, bağırsakta ise %76 oranında toplam fenolik maddeyi koruduğu tespit edilmiştir.

Elif Güngör Reis

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Koaservasyon yöntemi ile faz değişim maddesi içeren mikrokapsüllerin geliştirilmesi

Enerji tasarrufu için son zamanlarda enerjinin depolanması konusuna yönelim olmuştur. Enerji depolama yöntemleri arasında en ekonomik ve verimli olan yöntem ısıl enerji depolamadır. Isıl enerji depolama yöntemlerinden olan gizli ısı depolama yöntemi, faz değiştiren maddeler (FDM, Phase Changing Materials-PCM) ile gerçekleştirilir. Faz değişim maddeleri belirli sıcaklık aralıklarında bir fazdan başka bir faza geçiş yaparak ısıl enerjiyi gizli ısı şeklinde depolama yeteneğine sahiptirler. Enerji, bir faz değişim maddesinin erimesi veya buharlaşması sırasında depolanır. İhtiyaç duyulduğunda faz değişim maddesinin katılaşması veya yoğuşması ile geri kazanılır. FDM' lerin daha etkili kullanılması için mikrokapsülleme yöntemleri geliştirilmiştir. FDM' nin kapsüllenmesindeki amaç, etken maddenin kapsül içinde hapsedilerek faz değişimini kapsül içerisinde gerçekleştirmesidir. Mikrokapsüller tekstil, inşaat, gıda, medikal, lojistik gibi birçok uygulama alanında kullanılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında basit koaservasyon ve kompleks koaservasyon yöntemi kullanılarak mikrokapsülleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu işlemler için duvar malzemesi olarak kitosan ve karboksimetilselüloz, çekirdek malzemesi olarak oleik asit ve palm yağı kullanılmıştır. Morfolojik özelliklerinin belirlenmesinde optik mikroskop analizi gerçekleştirilmiştir. Optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde su içinde dağılan yağ fazını oluşturan palm yağı ve oleik asitin küresel damlacıklar oluşturarak dağıldığı, yağ miktarı arttıkça damlacık boyutlarının küçüldüğü belirlenmiştir. Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) sonuçları literatür ile karşılaştırıldığında hem kompleks hem de basit koaservasyon ile palm yağı ve palm yağı-oleik asit karışımının başarılı bir şekilde kapsüle edildiği sonucuna ulaşılmıştır. Elde edilen mikrokapsüllerin Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) analizleri gerçekleştirilerek ısıl özellikleri belirlenmiştir. Hem mikrokapsüle oleik asitin hem de palm yağı-oleik asit mikrokapsüllerinin erime entalpileri kapsülasyon ile birlikte büyük düşüş göstermiştir.

Meryem İlya

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Türkiye'nin çeşitli bölgelerinde yetiştirilen soğan kabuklarından antioksidan bileşiklerin derin ötektik çözücüler kullanılarak ekstraksiyonu

Tez çalışmasında Türkiye'de yetiştirilen bazı endemik soğan türleri; Erdek mor, Çorum kırmızı, Karacabey kahverengi ve Erdek beyaz soğanlarının kabuklarından, yeşil çözücü kabul edilen derin ötektik çözücüler kullanılarak antioksidan bileşiklerin ekstraksiyonunu gerçekleştirilmiştir. Çalışmada geleneksel organik çözücüler yerine, 21. yüzyılın çevreci yeşil çözücüleri olarak kabul edilen ve ekstraksiyon prensiplerine uygun olan derin ötektik çözücülerin kullanılması tercih edilmiştir. Bu çözücüler sayesinde, hem çevreye daha az zarar veren hem de soğan kabuğu atıklarını daha sürdürülebilir bir şekilde değerlendiren süreçler incelenmiştir. Çalışmada mor, kırmızı, kahverengi ve beyaz soğan kabuklarından antioksidan bileşiklerin ekstraksiyonunda derin ötektik çözücülerin etkinliği araştırılmıştır. Farklı soğan türlerinin kabukları, elde edilen antioksidan içerikleri bakımından karşılaştırılmıştır. İlk olarak, CUPRAC yöntemi ile belirlenen toplam antioksidan kapasite değerlerine göre en etkili derin ötektik çözücüler tespit edilmiştir. Kullanılan tüm derin ötektik çözücüler FTIR spektroskopisi ile karakterize edilmiş; ayrıca viskozite, yoğunluk, pH ve kırılma indisi ölçümleri yapılmıştır. Ekstraksiyon süreçlerinin optimizasyonu için ultrason destekli ekstraksiyon ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemlerinden yararlanılmıştır. Her iki yöntemin de temel ortak avantajı, klasik ekstraksiyon yöntemlerine göre daha kısa sürede, daha az çözücü kullanarak ve daha yüksek verimle ekstraksiyon gerçekleştirmeye olanak sağlamasıdır. Ayrıca, yeşil çözücülerle birlikte kullanıldıklarında, çevreye minimum zarar vererek sürdürülebilir ve yenilikçi ekstraksiyon süreçleri sunmaktadırlar. Her iki yöntemde de optimum koşullar için yanıt yüzey metodolojisi uygulanmıştır. Mor soğan kabuğunda derin ötektik çözücüler ile gerçekleştirilen ekstraksiyon sonucunda, en yüksek toplam antioksidan kapasitesi değerine Kolin klorür:1,4-Bütandiol:H2O kombinasyonu ile ulaşılmıştır. Bu değer, %70 etanol ile elde edilenden yaklaşık iki kat daha fazladır. Ayrıca, tüm soğan kabukları üzerinde toplam antioksidan kapasite, toplam fenolik madde içeriği, toplam flavonoid madde içeriği ve radikal süpürme aktiviteleri (DPPH ve ABTS) analizleri yapılmıştır. Sonuçlar, derin ötektik çözücü ile elde edilen ekstraktların, özellikle mor ve kırmızı soğan kabuklarında, etanol ile yapılan ekstraksiyona kıyasla daha yüksek antioksidan, fenolik ve flavonoid içeriğe sahip olduğunu göstermiştir. HPLC ile yapılan analizlerde ise, kuersetin ve mirisetin gibi fenolik ve flavonoid bileşiklerin miktarlarının soğan çeşitleri arasında önemli farklılıklar gösterdiği belirlenmiştir. Özellikle mor ve kırmızı soğan kabuklarının yüksek antioksidan potansiyeli ön plana çıkarken, beyaz soğan kabuklarından elde edilen değerlerin oldukça düşük olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, soğan kabuğundan değerli fenolik ve flavonoid bileşiklerin elde edilmesinde üç faktör kritik rol oynamaktadır; soğanın çeşidi ve rengi, kullanılan ekstraksiyon yöntemi ve tercih edilen çözücüdür. Tüm bu unsurlar birlikte optimize edildiğinde, biyolojik açıdan daha değerli özütlerin elde edilebileceği gösterilmiştir. Ayrıca, bu araştırma ile soğan kabuklarının atık olmaktan çıkarılıp, katma değerli ürünlere dönüştürülmesine ve etkin bir atık yönetimi sağlanmasına katkı sağlanmıştır. Böylece hem doğal ve çevre dostu ekstraksiyon yöntemlerinin uygulanabilirliği gösterilmiş, hem de gıda endüstrisinde önemli bir atık potansiyeline sahip olan soğan kabuklarının daha anlamlı şekilde değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Elde edilen bulgular, renkli soğan kabuklarının doğal ve sürdürülebilir antioksidan kaynakları olarak değerlendirilebileceğini ortaya koymuş; derin ötektik çözücülerin bu amaç için çevre dostu ve etkili çözücüler olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Özge Demir

BorKatalizörlerKompozit roket yakıtları+5

Bor esaslı katı roket yakıtları için alternatif katalizörlerin geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, bor esaslı kompozit yakıtların performansını artırmayı hedefleyen perovskit yapılı katalizörlerin geliştirilmesi, sentezlenmesi, karakterizasyonu ve test edilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, katalizörlerin sentezi için sitrat-nitrat yöntemi tercih edilmiş ve bu yöntemle sentezlenen katalizörlerin yapısal özellikleri ileri karakterizasyon teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Katalizörlerin kristal yapısı XRD ile belirlenmiş ve yüzey alanları BET yöntemiyle ölçülmüştür. Tüm katalizörler başarılı bir şekilde perovskit kristal fazını oluşturmuş ve analizler sonucunda gözenekli, süngerimsi bir morfoloji sergiledikleri tespit edilmiştir. Katalizörlerin AP'nin termal bozunma davranışı üzerindeki etkileri TGA ve izokonversiyonel yöntemler kullanılarak değerlendirilmiştir. Yapılan analizler, özellikle La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün AP'nin yüksek sıcaklıkta bozunma sıcaklığını (HDS) %26,3 oranında düşürerek 335,1°C'ye indirdiğini göstermiştir. Ayrıca bu katalizör, AP'nin aktivasyon enerjisini %43,1 oranında azaltarak 144,69 kJ/mol'den 82,35 kJ/mol'e düşürmüştür. Bu sonuçlar, La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün AP'nin termal davranışını iyileştirme potansiyelini açıkça ortaya koymaktadır. Tez çalışmasında ayrıca, sentezlenen katalizörlerin bor esaslı kompozit yakıtların yanma davranışı üzerindeki etkileri yanma testi ile değerlendirilmiştir. Yapılan yanma testleri sonucunda, La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün basınç üsteli (n) değerini katalizör içermeyen bor esaslı yakıta kıyasla önemli ölçüde azaltarak n = 0,4615'ten n = 0,2419'a düşürdüğü ve 20, 40 ve 60 bar için yanma hızlarında en yüksek değerlere ulaşıldığı tespit edilmiştir. 40 bar basınç altında yapılan testlerde, Fe₂O₃ katalizörü saf borun yanma hızını %12,8 oranında artırırken, La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörü %29,6 oranında en yüksek artışı sağlamıştır. Bu sonuçlar, katalizörün hem yanma hızlarını artırma hem de basınç bağımlılığını azaltma konusundaki üstün performansını açıkça göstermektedir. Son olarak, SEM ve EDX analizleri, bor esaslı kompozit yakıt bileşenlerinin homojen bir şekilde dağıldığını doğrulamıştır. Elde edilen bulgular, özellikle La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün bor esaslı kompozit yakıtların performansını artırmada oldukça etkili bir rol oynadığını göstermiştir. Çalışma, gelecekte bor esaslı yakıtların performansını daha da geliştirebilmek için bor oksit tabakasının giderilmesine yönelik yeni yaklaşımların geliştirilmesini önermektedir

Özben Yıldız Akın

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Sibel Küçükertuğrul Çelik

Bakteriyel adezyon önleyici polimer malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu

Biyofilmler, mikroorganizmaların canlı veya cansız yüzeylere tutunarak oluşturduğu, protein, polisakkarit ve nükleik asit gibi ekstraselüler makromoleküllerden oluşan üç boyutlu koruyucu matrikslerdir. Böylece, mikroorganizmaların besin ihtiyacını, kimyasal etkenlerden korunmasını ve elverişli mikro‐çevreler geliştirmesini sağlar. Özellikle gıda ve ilaç endüstrileri, tıbbi cihazlar, su sistemleri gibi alanlarda ekipman yüzeylerinde kalıcı hale gelen biyofilmler, ciddi kontaminasyonlara yol açmaktadır. Bu tez çalışmasında, bakteriyel adezyon/biyofilm oluşumunu engelleyici fonksiyonel dolgu ürünlerinin sentezi ve bunların kullanıldığı kompozit malzemelerin geliştirilmesi amaçlandı. Bu kapsamda, farklı modifiye sentetik çift tabakalı hidroksit (LDH) ve organosilikon temelli polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS) bileşikleri sentezlendi ve yapısal özellikleri FTIR, XRD, BET, SEM, TGA ve DSC analizleriyle doğrulandı. Antimikrobiyal aktivite testleri sonucunda, Gram (+) ve Gram (-) bakteri suşlarına karşı etkin sentez dolgu ürünlerinin kullanıldığı, doymamış poliester reçine (DPes) ve polipropilen (PP), termoset/termoplastik iki farklı polimer matriks seçilerek kompozit malzemeler hazırlandı. Uygun özellikteki malzemelerin yüzeyindeki biyofilm oluşumu floresans bazlı mikroplaka analizleri ile kantitatif olarak belirlendi. Bu bağlamda seçilen malzemelerin mekanik özellikleri de tekstür analiz ve DMA yöntemleriyle incelendi. İlk defa bu çalışmada sentezlenen ve karakterize edilen bor-fosfor kümelenmeleri yapı geometrisine sahip eksfoliye LDH dolgu ürününün (BA-LDH-PC) en yüksek antibakteriyel aktiviteyi gösterdiği ve bu dolgu ürünü ile %5 ve %7 oranlarında hazırlanan sırasıyla DPes esaslı (M3) ve PP esaslı (P3) malzemelerin yüzeyinde biyofilm oluşumunun en düşük düzeyde olduğu belirlendi. Bu malzemelerin mekanik özellikleri, M3'ün düşük modül ve dayanıma rağmen sünek bir davranış, P3'ün ise yüksek modül ve çekme mukavemeti ile rijit bir yapı davranışı sergilediğini de belirtmektedir. Geliştirilen dolgu ürünlerinin, seçilen farklı polimer esaslı biyofilm önleyici kompozitlerin üretiminde kullanılabileceği ilk defa bu çalışmada ortaya koyuldu. Sonuçlar, geliştirilen bu malzemelerin gıda üretim tesislerindeki ekipmanlar ve gıda ambalaj yüzeyleri ile umumi lavabolar, duş ve tuvalet yüzeyleri vb. hijyen gereksinimi yüksek işletmelerde ve ortak alanlarda yüksek kullanım potansiyelini sunmaktadır.

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Polimer monolit hazırlanması ve karakterizasyonu

Polietilen glikol (PEG) 20000 (PEG20000) monolitleri termal olarak indüklenen faz ayırma yöntemi (TIPS) ile hazırlanmıştır. Toluen, etanol, DMSO çözücüleri ve EtOH:DMSO (1:1), EtOH:hekzan (2:1), EtOH:hekzan (1:1) çözücü karışımları monolitlerin oluşumu için faz ayrımını gerçekleştirmede başarılı olmuştur. Hekzan PEG için M5, M6 ve M7 monolitlerinin hazırlanmasında non-solvent (polimerin çözünmediği çözücü) olarak seçilmiştir. Hazırlanan monolitlerin gözenekliliği gravimetrik yöntemle belirlenmiş ve gözenekliliğin %81%'e kadar ulaştığı bulunmuştur. PEG monolitlerinin morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş ve sürekli gözeneklerin varlığı gözlemlenmiştir. Monolitlerin gözenek ve iskelet boyutları polimer konsantrasyonu ve non-solvent oranına bağlı olarak değişmiştir. Hazırlanan monolitlerin ortalama gözenek alanları 0,59-1,62 µm2, iskelet alanları 0,30-0,97 µm2, ortalama gözenek yarıçapları 1,57-2,29 µm ve ortalama iskelet yarıçapları 1,65-2,50 µm arasındadır. Azot adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri PEG monolitinin (M5) 53 m2'lik geniş bir yüzey alanına sahip olduğunu göstermiştir. Monolitlerin Fourier infrared spektroskopisi (FTIR) spektrumlarında saf PEG20000'e kıyasla piklere ait dalga sayısı ve şiddetlerinde değişim gözlenmiştir. Monolitlerin termal karakterizasyonlarında termal gravimetrik analiz (TGA) ve differansiyel taramalı kalorimetre (DSC) yöntemleri kullanılmıştır. Monolitlerin erime noktası M4 dışında saf PEG malzemesinin erime noktası olan 69 °C'e yakın bulunmuştur. Hazırlanan monolitlerin faz ayrımı sırasında kristalizasyon sürecinden geçişlerini araştırmak amacı ile X-ışını kırınımı (XRD) analizi yapılmıştır. Monolitlerin kristalit boyutları bulunmuştur. Faz ayrımını belirleyen bulutlanma noktaları görsel bulanıklılık yöntemiyle bulunmuştur ve değerler 25-35 °C arasında değişmiştir. Hansen çözünürlük parametleri kullanılarak çözücü ve çözücü karışımlarının polimer için kalitesini belirleyen 'D mesafesi' hesaplanmıştır. Absorbsiyon testleri sonucunda monolitlerin şişme ve tutma oranları bulunmuştur. Monolitler benzin ve ayçiçek yağına karşı iyi absorbsiyon davranışı göstermiştir. Bazı monolitler (M1, M3 ve M5) kendi ağırlıklarının 3-3.5 katı bu organik sıvıları etkili bir şekilde absorbe edebilmiştir.

Fuad Asadzade

İstanbul University-Cerrahpaşa · Institute of Graduate Studies

Özel tasarlanmış derin ötektik sıvıların β-karotenin geri kazanımında değerlendirilmesi

İsraf edilen gıda miktarı yıllık 1 milyar tonu aşmıştır. Bu atıklar, biyoaktif bileşiklerin geri kazanımı için önemli bir kaynak olarak kabul edilmektedir. Dünyada antioksidanlara, nutrasötiklere ve doğal renklendiricilere yönelik artan bir talep vardır. β-karoten bu tanıma uyan ve yaygın olarak kullanılan bileşiklerdir. Toplam miktarı yılda 2.5 milyon tonun üzerinde olan bal kabağı (Cucurbita moschata) ve ıspanak (Spinacia oleracea) atıkları, biyoaktif bileşikler bakımından zengindir ve bu bitkilerin atıkları β-karotenin geri kazanımında değerlendirilmek için uygundur. Bu araştırmanın amacı; çevre dostu yöntemleri, 21.yüzyılın çözücü sistemlerinden biri olan derin ötektik sıvılar (DÖS) ile bir araya getirerek, bal kabağı ve ıspanaktan β-karotenin geri kazanımı için etkili süreçler geliştirmektir. Tez çalışması kapsamında; öncelikle L-mentol, bazı karboksilik asitlerle (formik asit, asetik asit, propiyonik asit bütirik asit, (S)-laktik asit ve sitrik asit monohidrat) bir araya getirilerek bir dizi derin ötektik sıvı (DÖS) elde edilmiştir. Bu DÖS'ler kullanılarak ultrasonik destekli ekstraksiyon (UDE), mekanik karıştırma destekli ekstraksiyon (MKDE) ve homojenizasyon destekli ekstraksiyon (HDE) gibi çevre dostu metotlar yoluyla bal kabağı ve ıspanaktan β-karotenin geri kazanımı gerçekleştirilmiştir. Her bir işlemde, uygulanan proses parametrelerinin işlem üzerindeki etkilerinin incelenmesi ve deneysel sonuçlara dayalı olarak prosesin modellenmesi için yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) ve varyans analizi (ANOVA) kullanılmıştır. Ortaya çıkan matematiksel modellere göre proses optimizasyonu yapılarak en uygun işlem şartları belirlenmiştir.

Koray Tanrıver