Boyar maddeler
61 theses under this subject heading
Bazı 2-sübstitüe anilin ve benzen-1,3-diol ile monoazo bileşiklerinin sentezlenmesi
ÖZET Yüksek Lisans Tezi BAZI 2-SUBSTİTÜE ANİLİN VE BENZEN- 1,3-DİOL İLE MONOAZO BİLEŞİKLERİNİN SENTEZLENMESİ Emel Ermiş Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Yrd.Doç.Dr. Halil Berber 2003, 64 sayfa Bu çalışmada altı adet o-sübstitüe anilin bileşiği ile benzen- 1,3-diol bileşiği kullanılarak, monoazo boyar maddeleri sentezlendi ve yapıları aydınlatıldı. Çalışmanın ilk aşamasında bazı o-substitue anilin bileşikleri suda çözünür hale getirilmek için sülfolandı. İkinci aşamada ise hem o-sübstitüe anilin bileşikleri hem de suda çözünür anilin bileşikleri ile benzen-l,3-diolün azo kenetlenme reaksiyonu gerçekleştirilerek monoazo boyar maddeleri elde edildi. Çalışmanın son aşamasında sentezlenen monoazo bileşiklerinin yapıları spektroskopik yöntemlerle aydınlatıldı. Anahtar Kelimeler: o-sübstitüe anilin, benzen- 1,3-diol, monoazo boyar madde
Çeltik kabuğunun pirolizi ile elde edilen biyokömürün karakterizasyonu ve çevresel kirleticilerin gideriminde etkinliğinin araştırılması
Bu çalışmada, çeltik kabuğunun pirolizi sonucu elde edilen biyokömür (ÇKB) ürünü, bazik aktivasyon ajanı (KOH) kullanılarak, kimyasal olarak aktive edilmiştir. Aktivasyon işlemi ÇKB ürününün yüzey alanını arttırmak ve daha gözenekli bir adsorban (ÇKB-KOH) elde etmek için yapılmıştır. Ham çeltik kabuğunun karakterizasyonu TGA ve elementel analiz ile yapılırken, hazırlanan ÇKB-KOH ürünü SEM, BET ve FT-IR analizleri ile karakterize edilmiştir. ÇKB-KOH ürününün BET yüzey alanı ve gözenek hacmi değerleri sırasıyla 2.298 m2/g ve 0,812 cm3/g olarak ölçülmüştür. CO2 adsorpsiyon kapasitesi 25 °C sıcaklıkta termogravimetrik analiz yöntemi kullanılarak belirlenmiş olup, maksimum adsorpsiyon kapasitesi 152 mg/g olarak hesaplanmıştır. Elde edilen yüksek CO2 tutma kapasitesi, hazırlanan gözenekli karbon iskelet yapısına sahip aktif biyokömür ürününün küresel iklim değişikliğine sebep olan bu gazın giderimi için kullanılabilecek düşük maliyetli ve etkin bir adsorban olduğunu göstermiştir. Hazırlanan aktifleştirilmiş biyokömür ayrıca sulu çözeltiden metil kırmızısı (MK) boyarmaddesinin giderimi için kullanılmış ve pH, temas süresi, sıcaklık, başlangıç boyarmadde konsantrasyonu ve adsorban dozu gibi çeşitli çalışma parametreleri kesikli adsorpsiyon sisteminde optimize edilmiştir. Sulu çözeltilerden MK giderimi için optimum adsorpsiyon koşulları; pH = 6,0, T=25 °C, Co=50 mg/L ve adsorban dozajı 0,1 g/250 mL çözelti olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda 140 dakikada ulaşılan maksimum denge adsorpsiyon kapasitesi değeri 62,06 mg/g olup, ulaşılan maksimum MK giderim verimi ise %99,31 olarak hesaplanmıştır. Adsorpsiyon dengesinin matematiksel tanımı için Freundlich, Langmuir ve Temkin adsorpsiyon modelleri kullanılmıştır. Deneysel veriler Temkin izotermi ile en iyi uyumluluğu göstermiştir. Adsorpsiyon kinetiğini incelemek için yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve parçacık içi difüzyon kinetik modellerine ait mekanizmaların varsayımına dayanan adsorpsiyon modelleri deneysel verilere uygulanmıştır. Kinetik veriler, yalancı ikinci dereceden kinetik modele daha iyi uyum göstermiştir. Hesaplanan termodinamik parametreler, metil kırmızısı adsorpsiyonunun kendiliğinden, ekzotermik ve artan rastgelelik doğasını göstermiştir.
Nylon kumaşların reaktif boyarmaddelerle boyanmasında mordan kullanımının araştırılması
Nylon lifi sentetik lifler içerisinde en yaygın kullanılan liftir. Reaktif boyarmaddeler, selülozik mamullerin boyanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. En önemli özelliği lif ile kovalent bağ yapabilmesidir. Doğal ve kimyasal mordanlar, boyarmaddenin life tutunmasını sağlayan maddelerdir. Çalışmada %100 nylon kumaşta mordan kullanımı ile reaktif boyarmaddelerle boyama işlemi yapılarak, iyi bir boyarmadde çekimi ve renklendirilmesi üzerine çalışılmıştır. Monoklortriazin (MCT), Trifloropirimidin (TFP) ve Monoklortriazin-Vinilsülfon (MCT+VS) fonksiyonel gruplarına sahip mavi renkte reaktif boyarmaddeler ile nylon kumaşların seçilen mordanlar varlığında boyamaları yapılmıştır. Mordan olarak ticari metalik tuz şeklinde Demir (II) Sülfat, Potasyum Alüminyum Sülfat ve biyomordan olarak Tannik Asit seçilmiştir. Mordanlama metotları olarak Ön Mordanlama, Eş Zamanlı Mordanlama ve Son Mordanlama kullanılmıştır. Boyamanın pH şartları için pH 2, pH 4 ve pH 6 seçilmiştir. Üç farklı yöntem, reaktif gruplu boyarmadde ve pH aralığı kullanılarak yapılan boyamalarda, boyama öncesi ve sonrası alınan çözeltilerden transmitans ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Üç farklı yöntemle elde edilen nylon kumaşların, mordansız boyanan kumaşlara kıyasla renk farklılıkları (ΔE*) ölçülmüştür. Yıkama, sürtme, asit, alkali, su ve ışık haslıklarının yanı sıra piridin çözeltisi varlığında boyalı kumaşlardan boyarmadde ekstraksiyon işlemi yapılmıştır. Aynı proses mordansız boyama yapılan nylon kumaşlar ile kıyaslanmıştır. % Boyarmadde Çekimi (%E), % Sonuç Boyarmadde Fiksasyonu (%F) ve % Ortalama Boyarmadde Fiksasyonu (%T) tespit edilmiştir. Boyama şartları, reaktif boyarmadde konsantrasyonları ve mordanlama yöntemleri incelendiğinde metalik tuz mordanlarının Tannik Asite göre özellikle ön ve eş zamanlı mordanlama yöntemlerinde pH 2 ve pH 4'te daha iyi boyama ve renk haslığı sonuçları verdiği bulunmuştur. Yapılan çalışma ile nylon kumaşların reaktif boyarmaddelerle boyanmasında mordan kullanımının, renklendirme özelliklerini iyileştirdiği sonucuna varılmıştır.
Procion blue H-EXL boyar maddesinin ileri oksidasyon prosesleri ile ön arıtımı sonrası mikroalgler ile arıtımının araştırılması
Tüm dünyada ve ülkemizde endüstriyel faaliyetler sonucu deşarj edilen atık sular önemli çevre problemlerini beraberinde getirmektedir. Bu durum sucul ortamdaki canlılar için büyük bir tehdit unsuru haline gelmektedir. Var olan su kaynaklarının korunması ve sürdürülebililiği için çeşitli çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmada, Procion Blue H-EXL boyar maddesi ile hazırlanan sentetik tekstil atık suyundan renk ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi için beş farklı ileri oksidasyon prosesi incelenmiştir. Ön arıtım için kullanılan bu prosesler; Fenton, Fenton-benzeri, H2O2/UV, Foto- Fenton, Foto-Fenton-benzeri yöntemlerdir. Ön arıtımı gerçekleştirilen sentetik atık sulara mikroalgal arıtım yöntemleri uygulanarak, arıtım sonrası katma değeri yüksek mikroalgal biyokütle elde edilmesi amaçlanmıştır. Renk ve KOİ giderimi için ön arıtım yöntemleri karşılaştırıldığında; en yüksek giderim verimleri Foto-Fenton-benzeri prosesle elde edilmiştir. UVC ışığı altında 0,075 g/L Fe(NO3)3 ve2,2 mM H2O2 kullanılarak iki saat süren deney sonunda renk ve KOİ giderimleri sırasıyla %96 ve %50 olarak elde edilmiştir. Aynı deneysel koşullar altında giderim verimleri Foto- Fenton-benzeri prosese göre nispeten daha düşük olan Foto-Fenton prosesinde 0,075 g/L FeSO4 ve 2,2 mM H2O2 dozlarında en yüksek renk ve KOİ giderimi %95 ve %45 olarak elde edilmiştir. Mikroalgal arıtım, BG11 besi ortamına göre pH ayarlanarak ve ayarlanmadan, ön arıtıma tabi tutulmuş her iki çözeltide ayrı ayrı kullanılmıştır. Foto-Fenton prosesi ile ön arıtılan atıksuda mikroalglerin spesifik büyüme hızı 0,33 gün-1 olarak belirlenirken, Foto-Fenton benzeri proses ile yapılan çalışmada ise herhangi bir büyüme gözlenmemiştir. Ayrıca çalışmamızda BG11 ortamında yetiştirilen mikroalglerin spesifik büyüme hızı 0,24 gün-1 olarak elde edilmiştir ki bu oran ön arıtım görmüş suda gözlenenden nispeten daha düşüktür. Tez çalışması boyunca uygulanan "bütünleşik sistem"in katma değeri yüksek mikroalgal biyokütle yetiştiriciliğinde uygulanabilir bir sistem olarak ele alınabileceği kanıtlanmıştır.
Doğal kaynaklardan boyarmadde izolesi ve pratikte kullanılabilirliğinin incelenmesi
Öz YÜKSEK LİSANS Doğal Kaynaklardan Boyarmadde îzolesi ve Pratikte Kullanılabilirliğinin İncelenmesi Mehmet BEBEKLİ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. Selahattin SERİN Yıl : 1998, Sayfa : 105 Jüri : Prof. Dr. Selahattin SERİN Prof. Dr. Erdem KOÇ Doç. Dr. R. Tuğrul OĞULATA Bu çalışmada, Tekstil Sektörü içerisinde geleneksel olarak halen kullanılan bitkisel doğal boyarmaddelerden, cevizde bulunan juglon (1.4 naftakinon-5 hidroksi) boyarmaddesi izole edilmiştir. izole sonucunda alınan ekstraktlarda, pH 3 ve pH 7 ortamlarında boyarmadde katı olarak sentezlenmiştir. Elde edilen katı boyaraddeler, doğal boyama yöntemi (kaynatma) ile yün kumaşa boyanmıştır. Boyalı örnekler üzerinde ışık, sürtünme ve yıkamaya karşı renk haslığı testleri uygulanmıştır. Ayrıca doğal boyarmadde yapısında sentetik boyarmadde elde etmek için giriş maddesi 1.2 naftakinon sentezlenmiştir. Ardından 2.amino fenol ile reaksiyona alınarak schiff bazı elde edilmiştir. Kumaş örnekleri schiff bazıyla mordanlı olarak boyanmıştır. Boyalı kumaşta ışık, sürtünme, yıkamaya karşı renk haslığı testleri uygulanmıştır. Anahtar Kelimeler : Doğal boyarmaddeler, Juglon, Ceviz, Doğal boyarmadde izolesi
Kirlenmiş topraklardan tekstil boyarmaddesinin elektrooksidasyon ile giderimi
Tekstil boyar maddeleri birçok sektörde kullanılmaktadır. Çözünürlüğü yüksek boyalar, zengin parlak renk içeriği ve uygulama kolaylığı nedeniyle tekstil boyamada birçok açıdan uygun görülmektedir. Tekstil endüstrisinin farklı üretim aşamalarında büyük miktarlarda su, sentetik boyalar, farklı özelliklerde kimyasal kullanılmaktadır ve üretim faaliyetlerinden kaynaklanan atıksuyun alıcı ortama deşarjı sonucunda sucul ekosistemlere ve toprağa ulaşır. Deşarj ortamında bulunan atık boyaların bir kısmı ışık geçirgenliğini azaltır, fotosentez faaliyetlerini engeller ve ötrofikasyona neden olur. Ayrıca su kütlelerinde zehirli ve mutojenik boyar maddelerin bulunması sucul yaşamı olumsuz etkilemektedir. Ayrıca boyar maddelerin bir kısmı ise toprağa karışarak kirliliğe neden olur. Kirlenmiş toprakların arıtımında birçok farklı yöntem kullanılmaktadır. Günümüzde elektrokimyasal teknolojiler, kirleticileri gidermek için laboratuvar ve pilot ölçekte yaygın olarak kullanılmaktadır. Bor katkılı elmas (BDD) elektrotlar, çözünür redoks sistemleri için hızlı elektron transfer oranları ve oksidasyon reaksiyonları için geniş bir elektrokimyasal potansiyel penceresi gibi üstün özelliklerinden dolayı sulu ortamlarda doğal ve sentetik kirletici giderimi için verimli malzemeler olarak kabul edilmektedir. Boyar maddelerin topraktan giderimi biyolojik ve fizikokimyasal yöntemlerle sağlanabiliyor olsa da; ikincil bir kirletici oluşturmaması, kullanım kolaylığı, yüksek giderim verimliliği ve parçalanması zor olan organik kirleticileri tamamen karbondioksite mineralize etmesi nedeniyle bu çalışmada elektrooksidasyon yöntemi tercih edilmiştir. Bu çalışmada Reactive black 5 (RB5) boya çözeltisinden BDD anot elektrot kullanılarak elektrooksidasyon reaktör sisteminde kirlenmiş topraklardan tekstil boyarmaddesinin renk giderimi araştırıldı. Çalışmada, boyarmadde (1), kum-boyarmadde (2), kum-torf-toprak-boyarmadde (3) olmak üzere 3 farklı ortam oluşturularak boyar madde giderimleri incelendi. Yapılan çalışma sonucunda yüksek akım (0,04A) uygulandığında her 3 ortamdada boyarmadde gideriminin bir birine yakın oranda (%87 (1), %90 (2), %84 (3)) giderildiği ancak düşük akım (0,005A) uygulandığında 2 ve 3 nolu ortamlardan boyarmaddenin daha iyi oranda (%41 (1), %72 (2), %62 (3)) giderildiği tespit edildi. Düşük akım yoğunluğunda özellikle dolgunun kullanılmadığı (1) nolu reaktör ile dolgunun kullanıldığı diğer reaktörler (2),(3) arasındaki bu verim farkı, dolgulu reaktörlerdeki dolgu maddesinden (kum, toprak) gelebilecek Cl gibi bazı reaktif ajanların endirekt elektrooksidasyona neden olup verimi artırmasına bağlandı.
Atık şardon havlarının biyokompozit olarak tekstilde tekrar kullanımı
Günümüzde sanayileşmenin hız kazanmasıyla birlikte kaynakların tüketimi ve atık üretimi hızla artmaktadır ve bu doğrultuda 'sürdürülebilirlik' ve 'sıfır atık' kavramları önem kazanmaktadır . Bu kavramlar çerçevesinde, doğal kaynakların tükenmesi ve iklim değişikliğini etkileyen tüm unsurlara karşı gerekli önlemleri almak için çalışmalar hız kazanmıştır. Biyokompozit malzemeler geri dönüşüm ve sürdürülebilirlik çalışmalarının öne çıkmasıyla ön planda olmakta ve doğal liflerin kullanımı için alternatif bir malzeme olarak değerlendirilmektedir. Tez çalışmasında, sürdürülebilir bir yaklaşım ile tekstil sektöründe kullanılan şardon prosesi sonrasında atık olarak kalan renkli %100 pamuk ve %100 poliester havların biyokompozit malzeme olarak değerlendirilip, pigment baskı patı içinde renklendirici bir boyar madde olarak sentetik boyar maddeye alternatif olup olamayacağının araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında sentetik boyar madde ve renkli pamuk/poliester atık havları pigment baskı patı içinde renklendirici olarak kullanılmıştır. Renkli atık pamuk ve poliester havları, tekstil sektöründe yaygın olarak kullanılan şardon prosesi sonrasında vakumlu hava yardımı ile torbalara toplanılmaktadır. Renklendirici olarak kullanılan sentetik boyar madde, boyalı atık pamuk/poliester havları pigment baskı patı olarak hazırlandıktan sonra kumaşlara palaska yardımıyla uygulanmıştır. Kullanılan patların uygulandığı nihai ürünlerin haslık ve fiziksel test sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca çalışmada, farklı renklendiricilerle oluşturulan pigment baskı patının uygulandığı %100 pamuk ve %100 poliester alt zeminli kumaşlardaki test sonuçları da karşılaştırılmış ve alt zemin cinsinin etkileri incelenmiştir. Tez kapsamında yapılan denemeler için kullanılan pamuk ve poliester baskı altı kumaşı benzer prosesler ile işleme alınmış ve buradaki belirsizlikler yorumlanmıştır. Elde edilen baskı altı kumaşları alt zemin kumaşı olarak değerlendirilmiştir. Deneme çalışmalarındaki reçeteler, renklendirici boyar madde cinsi ve miktarına bağlı olarak doğrusal bir şekilde artış ile planlanmıştır. Alt zemin kumaşlara ilgili reçeteler palaska yöntemiyle uygulanmıştır. Farklı renklendiriciler ile renklendirilen pigment baskı patının uygulandığı kumaşlar belirli şartlarda fikse edilmiş ve bu fiksaj işlemi ile sabitleştirilmiştir. Çalışma sonucunda her bir renklendirici ile oluşturulan nihai ürünlerin birbirine alternatif olup olmayacağı yapılan fiziksel ve haslık test sonuçlarının analizleri ile ortaya konulmuştur. Fiziksel ve haslık testleri için AATCC 8, AATCC 135, AATCC 179, ISO 105-C06, ISO 105-E01, ISO 105 E-04, ISO 13938-1, ISO 3801, ASTM D-1777, ASTM D-3512 metotları uygulanmıştır. Yapılan tez kapsamında amaçlanan hedef gerçekleştirilmiş ve sentetik boyar maddelere alternatif boyalı atı havların kullanılabileceği test sonuçları verileri ile gösterilmiştir. Haslık test sonucu verileri her bir renklendirici için 4,0/4,5 arasında sonuçlar vermiştir ve bu sonuçlar arasındaki yarım puanlık fark ISO 105-A03 metotuna göre benzer sonuçları ifade etmektedir. Fiziksel test sonuçlarında her bir renklendirici için bakıldığında et kalınlığı testi ve gramaj testinin renklendiriciye bağlı olarak değiştiği gözlemlenmektedir. İşlem sonrası gramaj testi verilerine göre sentetik boyar madde ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların gramajları 205,0-250,0 g/m² aralığında değişirken atık havlar ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların gramajları 220,0-300,0 g/m² aralığında değerler gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca et kalınlığı testi sonuçlarında da sentetik boyar madde ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların et kalınlığı 0,4292-0,5412 mm aralığında değişirken atık havlar ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların et kalınlığı 0,4472-0,6316 mm aralığında değerler gösterdiği gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmalarda atık havlar palaska yöntemi ile uygulanmış ve sentetik boyar maddeye alternatifi tespit edilmiştir. Bu kapsamda alternatif olarak sunulan atık pamuk ve atık poliester havlarının üretime uygunluğu için baskı prosesinde kullanılan şablonlardan geçecek kadar küçük boyutlara sahip tozlar elde edilmesi ve uygun fiziksel parçalayıcılar bulunması alternatif çalışma önerileri olarak değerlendirilebilir.
Kış kabağı (Cucurbita maxima) kabuğu ile Acid Black 1 giderimi
Bu çalışmada, doğal ve Ni+2 iyonları yüklenmesi ile modifiye edilmiş kış kabağı kabuğunun Acid Black 1 (AB 1) arıtım potansiyeli araştırılmıştır. Acid Black 1'in kış kabağı kabuğu ile gideriminde absorbentin parçacık büyüklüğünün, absorbent miktarının, başlangıç pH değerinin, sıcakların, başlangıç boya konsantrasyonunun ve etkileşim zamanının etkileşimi araştırılmıştır. Absorbentin yüzey yapısı FTIR spektrum ile karakterize edilmiştir. Kış kabağı kabuğundaki amin, amid ve karboksil gruplar adsorpsiyon işleminde önemli rol oynamıştır. Ni+2 iyonları yüklenmesi ile yapılan modifikasyonla doğal biyokütleye göre AB 1 adsorpsiyon kapasitesi arttırılmıştır. Adsorpsiyon işlemi etkileşim zamanının ilk 5 dakikasında çok hızlı olmuş ve 50 dakika içinde dengeye ulaşmıştır. Kinetik adsorpsiyon verileri Logistik model tarafından iyi tanımlanmıştır.Dende verileri Freundlich izoterm tarafından en iyi şekilde temsil edilmiştir. Tek yüzeyli maksimum adsorpsiyon pH 2 ve 298 K'de, doğal kış kabağı tarafından 227,62 mg/g iken Ni+2 yüklü kış kabağı kabuğu ile 228,49 mg/g olarak hesaplanmıştır. Termodinamik ve desorpsiyon çalışmaları bu işlemin fiziksel, ekzotermik ve kendiliğinden gerçekleştiğini göstermiştir. Bu çalışma, bol miktarda bulunan kış kabağı kabuğunun alternatif çevreye dost bir işlem olarak AB 1'in arıtılması için büyük bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.
Manyetik polimerik reçine ile sulu çözeltilerden remazol brilliant blue R (RBBR) adsorpsiyonu
Doğal ve sentetik boyalar gıda, ilaç, kozmetik, kağıt, deri, plastik ve tekstil ürünlerinin üretildiği pek çok endüstri alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Sentetik boyaların çoğu toksik, kanserojen ve mutajeniktir. Ayrıca biyolojik bozunmaya karşı direnç gösterirler ve çevrede uzun süre kalıcı olmaları nedeniyle, dünya çapında ciddi bir sorun haline gelen kirliliğe neden olurlar. Bu tezde manyetik polimerik reçine sentezlendi ve adsorpsiyon çalışmalarında adsorban olarak kullanıldı. Adsorbat olarak da Remazol Brilliant Blue R boyar maddesi kullanıldı. Manyetik reçine radikalik katılma polimerizasyonu, modifikasyon ve birlikte çöktürme yöntemleri kullanılarak hazırlandı. Reçine sentezinde maleik anhidrit (MA), glisidilmetakrilat (GMA) monomerleri, divinil benzen (DVB) çapraz bağlayıcı ve başlatıcı olarak da azobisizobütironitril (AIBN) kullanıldı. Reçine modifikasyonunda tetraetilen penta emin (TEPA), manyetikleştirme işleminde ise FeCl3.6H2O/FeCl2.4H2O kullanıldı. Sentezlenen reçine FTIR, SEM-EDX, TEM, TGA, VSM, BET teknikleri ile karakterize edildi ve ayrıca reçinenin yüzey pHpzc değeri belirlendi. Bazik karakterde olan manyetik reçinenin anyonik Remazol Brilliant Blue R (RBBR) boyasının sulu çözeltilerden gideriminde adsorban olarak kullanımı incelendi. Bu amaçla adsorpsiyona adsorban miktarı, pH, boya başlangıç derişimi, süre ve sıcaklık etkisi incelendi. RBBR boyasının geliştirilen manyetik reçineye adsorpsiyonunun Langmuir izotermine uygun olduğu belirlendi. Adsorpsiyon kinetiğik modelleri kullanılarak incelendiğinde deneysel verilerin yalancı ikinci derece kinetik modelle uyumlu olduğu görüldü. Termodinamik hesaplamalar sonucunda adsorpsiyon işleminin RBBR boyası için endotermik olarak gerçekleştiği belirlendi. Çalışmalar sonucunda geliştirilen manyetik polimerik reçinenin sulu çözeltilerden RBBR giderimi için etkin bir adsorban olduğu gözlendi.
Seramik kaplama malzemelerinde volkanik kayaçların boyar madde olarak kullanımı ve doku olanaklarının deneysel tasarım araştırmaları
Türkiye'de piroklastik kayaçlar yaygındır. Petrografi ve jeokimya açısından ele alınmışlardır. İgnimbirit, proklastik kayaçlar grubunun bir üyesi olup, kaynaklaşmış volkan camını tanımlarken, bazen de proklastik akmalar sonucu meydana gelmiş çökel anlamında kullanılmaktadır. İgnimbirit terimi birçok araştırmacı tarafından farklı biçimlerde yapılmıştır. İç Anadolu Bölgesi jeolojik yapısı nedeniyle, bölgede yoğun volkanik faaliyetler sonucunda Nevşehir ilinin ekonomik zenginlikleri arasında yer alır. Çalışmada kullanılan İgnimbiritler Kayseri ilinin Tomarza ilçesinin yakınlarındaki Kaptaş A. Ş. Maden Yataklarından alınmıştır. Doğal yapısında yüksek düzeyde volkanik cam bulunan İgnimbiritler volkanizma nedeniyle demir silikat grubu boyar maddelerin ana fikrini oluşturmaktadır. Demir oksit oranı ve mineralleri ise çalışmanın boyar madde olarak kullanabileceğini ortaya koymuştur. Malzemenin doğal yapısı irdelendiğinde çeşitli metal oksit katkıları ile bir grup renk için boyar madde olarak geliştirilmeye açık malzemeler olduğu saptanmıştır. Seramik Kaplama malzemelerinde Kuru Dijital Baskı uygulamaları ile deneysel çalışmada elde edilen dokusal ve görsel etki çok yakın benzerlik göstermektedir. Boyar maddelerin parçacık boyutlarının dijital kuru baskı kafalarında kullanılabilmesi için Nanometrik boyuta getirilmesi gerekmektedir. Çalışmanın sürdürülebilir olması durumda Seramik sektöründe sürekli olarak yurt dışından ithal edilen belirli bir grup renklerin İgnimbiritlerle elde edilebileceği saptanmıştır. Boyar maddelerin geliştirilmesiyle ithalatın azaltılacağı ön görülmektedir.
Kuantum kimyasal ve moleküler dinamik yöntemler kullanılarak (statik QM/PCM, QM/MM ve dinamik QM/MM olarak) boyar maddelerin farklı polariteye sahip ortamlarda soğurma-ışıma enerjileri ve elektronik yapı hesabı
Soğurma ve emisyon olaylarında çözgene bağlı solvatokromik ve Stoke's kaymalarını İndole molekülünün metil sübstitüenti ve Coumarin molekül türevlerinin Asetontiril (ACN), Diklorometan (DCM) ve Siklohekzan (CHX) çözgenleri içinde camB3LYP/LR ve SS yöntemleri kullanılarak araştırmalar yapılmıştır. Aynı şekilde bu moleküllerin soğurma ve emisyon spektraları aynı çözgenler içinde alınmış, polarite artıkça emisyonlarında batokromik (kırmızı) bölgeye doğru kaydığını hem deneysel hem de PCM/SS (non-eq) metotu ile gösterilmiştir. Tüm çözgen kaymaları polaritesi en düşük olan CHX göre referans alınmıştır. Çözgenin polaritesi artıkça SS metottu LR metotuna göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bununla birlikte, soğurmadaki deneysel kaymalar, CHX'e göre 0.17 nm ile 5 nm arasında kalmıştır. Hesaplanan soğurmanın 2 nm'nin altına kaydığında, L.R. teorisinden deneysel ile daha iyi sonuçlar alırken, bu fark 5 nm'ye yükseldikçe S.S. yönteminin daha doğru kaymalar vereceği görülmüştür. Deneysel ve teorik hesaplamalardan elde edilen soğurma bant şekillerinde benzerliği yakalamak ve hesaplanan durumların iç vibronik titreşimini işaretlemek için Franck-Condon (FC) hesaplaması yapılmıştır. Hesaplamalı yöntemlerde rijit moleküllerin dinamik emisyon olayını aydınlatmak çok zor yöntemdir. Fakat son yıllardaki teknolojik gelişmeler deneysellerle elde edilen sonuçlara yakın gerçekçi bir modelin yapılmasını mümkün kılmıştır. Bu çalışmada XIV gerçekçi bir yaklaşıma yapmak adına Hibrit yöntem olan kuantum mekanik ve moleküler mekanik yöntemleri birleştirip eş zamanlı çözümüne imkân sunan bir simülasyon tekniği geliştirilerek modellenmiştir. Hibrit yöntem sayesinde hedef molekülü ile onun etrafını saran çözelti molekülleri arasındaki etkileşimler verimli bir şekilde hesaplanmıştır. Bu bağlamda COBRAMM arayüz protokolü kullanılarak mekanik seviyede AMBER, kuantum seviyesinde GAUSSİAN 16 AVX2 paket programları aracılığı ile TIP3P su molekülü içinde ve oda sıcaklığında 50 nanometrelik bir çap içinde su moleküleri mobil faz olarak ayarlanmıştır. Eş zamanlı olarak QM/MM hesabı ile hem taban hem de uyarılmış durumda tüm sistem optimize edilmiştir. S1 optimizasyonu 120 döngü içinde tamamlanırken, S0 optimizasyon döngüsü bazı su moleküllerin ani librasyon hareketlerinden kaynaklı hesaplama süreleri uzamıştır. Böylesi durumlarda optimizasyon RMS/D değerleri kaosa neden olması nedeniyle mobil fazların sayıları azaltılmıştır. Optimizasyon işleminden sonra sistemin S0-S3 arasındaki dört enerji 150 ile 200 femtosaniye (fs) zaman aralığında hesaplanmıştır. Ultra hızlı zaman aralığında hesaplanan bu değerler sayesinde çözücü molekülünün fiziksel olarak hedef molekülden nasıl etkilendiği ve aralarındaki etkileşmeleri açıklamak için ortalama zayıf etkileşim analizi (aRDG) ve radyal dağılım fonksiyonları (RDF) hem tek hem de çok boyutlu olarak hesaplanıp açıklanmıştır. Dinamik süreç boyunca taban ve uyarılmış enerji durumlarındaki dalgalanmalardan yola çıkarak soğurma ve emisyon enerjileri, spektrum şekline dönüştürülmüştür. Her yöntemin birbirine göre üstünlüğü ve eksik yanları tartışılmasının yanı sıra hibrit yöntemin istatiksel bir yorumla daha iyi sonuçlar verdiği kaydedilmiştir.
Simule tekstil atıksuyundan reaktif blue 21 boyar maddesinin fe2o3-toz aktif karbon/cao2 hibrit prosesi ile gideriminin araştırılması
Bu çalışmada, simüle tekstil atıksuyundan Reactive BLUE 21'in (RB21) giderilmesinde yeni bir adsorpsiyon/oksidasyon hibrit prosesi olan Manyetit-Toz Aktif Karbon (M-AK) ve Kalsiyum Peroksitin (CaO2) eşzamanlı olarak olarak kullanım potansiyeli araştırılmıştır. M-AK ve CaO2'nin karakterizasyonu, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağıtıcı X-ışını (EDX), X-ışını Kırınımı (XRD) ve Fourier İletim Kızılötesi (FTIR) ve Özgül Yüzey Alanı analizleri ile ortaya koyulmuştur. RB21 giderim çalışmaları, M-AK, CaO2 ve M-AK/CaO2 hibrit prosesi ile ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. RB21'in giderimi üzerine M-AK ve CaO2 dozlarının etkisi araştırılmıştır. RB21'in M-AK adsorpsiyonundan elde edilen veriler 0.984 R2 değeri ile Langmuir izoterm modeline uyum göstermiştir. Langmuir izotermi, M-AK'ın maksimum adsorpsiyon kapasitesini 178,54 mg/g olarak tahmin etmiştir. RB21'in CaO2 ile oksidasyonuda optimum pH değeri 10 olarak tespit edilmiştir. Deneyler, 100 mg/L RB21'in %99 verimin üzerinde giderilebilmesi için 0,6 g CaO2'nin gerekli olduğunu göstermiştir. RB21'in CaO2 tarafından oksidasyonu, ikinci dereceden kinetik model ile açıklanmıştır. RB21 hibrit proses ile gideriminde optimum koşulları belirlemek için farklı miktarlarda M-AK ve CaO2 eş zamanlı kullanılmıştır. 0,04 g M-AK ve 0,2 g CaO2 ile 45 dakika içerisinde RB21 giderim verimleri sırasıyla %24,4 ve %55,7 olarak elde edilmiştir. Öte yandan hibrit proseste eşzamanlı olarak 0,04 g M-AK ve 0,2 g CaO2 kullanılmasıyla 45 dakika içerisinde RB21 giderim verimi %99,44 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, hibrit süreç ile yüksek verimde Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) giderimi (%92,4) elde edilmiştir.
Yumuşak çelik ve bakırın elektrokimyasal davranışlarına bazı boyar maddelerin etkilerinin sodyum klorür ve sodyum sülfatlı ortamlarda araştırılması
Bu çalışmada, Potansiyodinamik polarizasyon eğrileri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak, variamin mavisi, metil oranj ve fenol kırmızısının 4 farklı konsantrasyonda, %3,5 NaCl ve 0,1M Na2SO4 çözeltisinde yumuşak çelik ve bakır metallerinin korozyon davranışları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Metal yüzeyinin klorür ve sülfatlı ortama maruz kaldıktan sonra yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Sıcaklığın etkisi 25 0C ile 60 0C aralığında çalışılmıştır. Bazı termodinamik parametreler hesaplanmış ve açıklanmıştır. Variamin mavisi, metil oranj ve fenol kırmızısının %3,5 NaCl ve 0,1M Na2SO4 çözeltisinde yumuşak çelik ve bakır korozyonunu önleyebildiği bulunmuştur. Bununla birlikte, inhibisyon etkinliğinin sıcaklığın artması ile azaldığı gözlemlenmiştir. Boyar maddelerin inhibisyon etkisi; Boyar maddeler ile metal yüzeyine fiziksel olarak adsorbe olan korozyon ürünlerinin metal yüzeyinde koruyucu bir film tabakası oluşturması ile tespit edilmiştir.
Lanaset red G'nin ceviz (Juglans regia L.) kabuğu ile arıtımı
Bu çalışmada; Lanaset Red (LR) G boyasının ceviz (Juglans regia L.) kabuğu ile adsorpsiyonunda adsorbent parçacık büyüklüğü, adsorbent miktarı, başlangıç pH rejimi, boya konsantrasyonu ve etkileşim zamanının etkileri araştırılmıştır. Adsorbentin doğal ve boya yüklü yapısı FTIR-ATR spektroskopi ile karakterize edilmiştir. Sonuçta, adsorbent başına tutulan boya miktarı başlangıç boya konsantrasyonunun artması ile önemli derecede artmıştır (p<0,01). Ceviz kabuğunun pH sıfır yük noktası (pHsyn) 6,1 olarak bulunmuştur. LR G'nin maksimum adsorpsiyonu pH 1'de, 0,5 g/l adsorbent miktarında ve 125?250 µm parçacık büyüklüğünde ulaşılmıştır. Adsorpsiyon işlemi çalışmanın ilk 60 dakikasında hızlı olup etkileşim zamanının artması ile sabit kalmıştır. Pseudo ikinci mertebe kinetik model adsorpsiyon kinetik verileri iyi açıklamıştır. Denge verileri, Langmuir ve Freundlich izotermleri ile değerlendirilmiştir. Korelasyon katsayısı ve hata fonksiyonu değerlerine göre, Freundlich model adsorbent üzerine LR G boyasının ceviz kabuğu üzerinde adsorpsiyonunu tanımlayan uygun izoterm olmuştur. Sonuçlar, ceviz kabuğunun LR G'nin uzaklaştırmasında büyük bir potansiyele sahip çevreye dost bir işlem olduğunu göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Juglans regia, Lanaset Red G, ceviz kabuğu, modelleme
Fındık kabuğundan doğal toz boyar madde elde edilmesi
Tarih boyunca renkler insanoğlu için her zaman önemli bir rol oynamıştır. Renklendirme için kullanılan maddelere boyar madde, maddelerin kalıcı olarak renklendirilmesi işlemine de boyama adı verilir. İnsanlar eski çağlardan beri bitkisel boyacılıkta öncelikle çiçekleri sonrasında meyve, gövde, kök ve yaprak gibi farklı kısımları değerlendirerek boyar madde elde etmişlerdir. Sentetik boyaların 19. yüzyılda keşfedilmesiyle önemini kaybeden doğal boyalar, kanser hastalıklarının artması ve doğa sevgisinin tekrar gündeme gelmesiyle yeniden önem kazanmaya başlamıştır. Avrupa Birliği tarafından yapılan araştırmalarda tekstil boyalarının %15'ini bitki içerikli boyaların oluşturuduğu belirtilmiştir. Ülkemizde doğal boya olarak uygulanabilirliği mevcut olan 150 çeşit boya bitkisi bulunmaktadır. Bir boya bitkisinin kendisini kullanmak yerine ekstraksiyon yöntemi ile bitkiden pigment elde ederek tekstil sanayinde boyar madde olarak kullanmak amacımızdır. Bu tez çalışmasında tarıma dayalı atık olarak değerlendirilen fındık kabuğu kullanılmıştır. Fındık kabuğunda bulunan boyar maddelerin kısa sürede ve ekonomik açıdan en uygun şekilde toz halinde elde edilmesi hedeflenmiştir. İlk olarak fındık kabuğunu kurutarak ekstraksiyon işlemi için hazırlanmıştır. Kuruma işlemi gerçekleşen fındık kabukları çeşitli ekstraksiyon işlemine tabii tutularak boyar madde ekstresi kazanılmıştır. Çalışmalar sonucue kazanılan boyar maddenin solventi evaporatör yardımıyla uçurularak kurutulup toz boya haline getirilmiştir. Elde edilen doğal toz boyanın analitik analizlerinin yapılması önerilmektedir. Bütün bu testler sonunda pamuk, yün, ipek, elyaf gibi ipliklerin tamamını boyayabilecek olan renkler doğal boyar maddeden oluşan geniş bir yelpazede renk kartelası şeklinde ortaya çıkarılmış olacaktır. Kazanılan doğal boyar madde ile tarım atıklarından yararlanarak kırsal yerleşim yerlerinde yaşayan insanların ekstra gelir imkanı elde edip ülke ekonomisine katma değer katacaktır.
Doğal kil katalizörlüğünde fenton prosesi ile boyar madde giderimi
Bu çalışmada Reaktif Kırmızı 218 (RK218) ve Reaktif Sarı 95 (RS95) boyalarının sulu çözeltilerden Fenton prosesi ile giderilmesi amacıyla katalizör olarak doğal kil kullanımı araştırılmıştır. Doğal kilin karakterizasyonu için X-ışını floresan (XRF), Brunauer-Emmett-Teller (BET), termogravimetrik analiz (TGA) ve Fourier-Transform Kızılötesi Spektroskopi (FTIR) analiz teknikleri kullanılmıştır. Doğal kil kullanılarak yapılan adsorpsiyon deneylerinde pH 3 değerinde RK218'in %9 ve RS95'in %42 giderimi sağlanmıştır. Fenton prosesinde boyar madde giderimine etki eden parametrelerden başlangıç çözelti pH değeri, kullanılan kil miktarı, H2O2 dozajı, başlangıç boyar madde konsantrasyonu, sıcaklık ve doğal kilin (katalizörün) tekrar kullanılabilirliğinin etkileri ve bu parametrelerin seviyeleri araştırılmıştır. Deneyler sonucunda optimum pH'ın yaklaşık 3 ve katalizör miktarının 2,25 g olduğu gözlenmiştir. Katalizörün yeniden kullanılabilirliğinin test edildiği deneylerde doğal kil üç döngüde kullanılmış ve her kullanımda giderim hızlarının azaldığı tespit edilmiştir. Sonuçlar, katalizör olarak kullanılan doğal kilin RK128 ve RS95'in Fenton prosesi ile gideriminde kullanılabileceğini göstermiştir. ANAHTAR KELİMELER: Doğal Kil, Fenton Prosesi, Boyar Madde, Renk Giderimi, Reaktif Kırmızı 218, Reaktif Sarı 95
Zerdeçal bitkisinden elde edilen pigmentin yün, pamuk ve ipek kumaşlardaki boyama özelliklerinin incelenmesi
Bu araştırmanın amacı, Zerdeçal bitkisinden elde edinilen pigmentin sulu ve alkollü çözeltilerin üç farklı kumaş türü üzerinde nasıl bir boyama etkisi göstereceğini araştırmak, ışık, sürtünme ve yıkama haslık derecelerini saptamak ve günümüz tekstil endüstrisinde kullanılabilirliğini incelemektir.Araştırma evrenini doğada yetişen ve boyarmadde özelliği olan bitkiler ve bitkilerle boyama yapılan işletmeler oluşturmaktadır. Boyama özelliği olan Zerdeçal bitkisi ve işletme-laboratuar olarak Kale Naturel, Berteks işletmeleri ve İstanbul Üniversitesi Tekstil- Boya laboratuarı örneklem olarak seçilmiştir. Zerdeçal bitkisi pigment haline getirilmesi sırasında sürecin tespit edilmesinde işletmedeki 13 çalışana görüşme formu uygulanmıştır. Kale Naturel işletmesinden, elde edilen pigmentin kumaşları boyama özelliğinin tespit edilmesinde Bursa ilinde bulunan Berteks tekstil işletmesi ve İstanbul Üniversitesi Tekstil- Boya laboratuarında araştırmacı tarafından boyama ve haslık ölçümleri yapılmıştır.Zerdeçal bitkisinin köklerinden elde edilen pigmentin belirlenen kumaşlarda boyama işleminde kullanılması için su ve alkol çözeltili boyama reçeteleri hazırlanmıştır. Hazırlanan boyama reçetelerine göre yün, pamuk ve ipekten dokunmuş, desensiz ve bezayağı örgülü, kumaşlar boyanmıştır. Yapılan boyama işleminde su ve alkol çözeltili ekstraktlar ile şap, kil suyu mordanlı ve mordansız olmak üzere 18 deney yapılmıştır.Boyama sonrasında kumaşların ışık, sürtünme ve yıkama haslıkları ölçülmüş ve değerlendirilmiştir. Zerdeçal pigmentinin su ve alkol çözeltilileri ve iki farklı mordan kullanılarak boyanan kumaşların renk tonlarının değerlendirilmesinde renk ölçüm cihazı olan ``Colorimeter'' kullanılmış ve renk farklılığı (?E) değerleri objektif olarak tespit edilmiştir.Zerdeçal pigmenti ile boyanan yünlü, pamuklu ve ipek kumaşların renk farklılığı değerleri sulu ve alkol çözeltili boyamalarda yün lifinden elde edilen kumaşlarda daha iyi sonuç verdiği tespit edilmiştir. Boyama işlemleri sonucunda ölçülen ışık, sürtünme ve yıkama haslıkları alkollü çözeltilerle boyanan numune kumaşlarda istenilen düzeyde ve uygulanabilir durumdadır. Bu sonuca göre zerdeçal pigmenti ile yapılan alkol çözeltili boyama işlemlerinin yün, pamuk ve ipek liflerinden elde edilen kumaşlarda uygulanabilirliğini söylemek mümkündür.Anahtar Kelimeler: Zerdeçal Pigmenti, Doğal boyama, Işık Haslığı, Sürtünme Haslığı, Yıkama Haslığı,
Kızılçam kabuğundan elde edilen pigmentin pamuk, yün, ipek ve sentetik kumaşlardaki boyama özelliklerinin incelenmesi
Bu araştırmanın amacı, Kızılçam bitkisinden elde edinilen Pigmentin farklı elyaf türlerinden yapılmış kumaşlar üzerinde nasıl bir boyama etkisi göstereceğini araştırmak, bazı haslık derecelerini saptamak ve özellikle tekstil endüstrisinde kullanılabilirliğini incelemektir.Araştırma evrenini doğada bulunan ve boyarmadde özelliği olan bitkiler ve kumaş boyayan tekstil işletmeleri oluşturmaktadır. Örneklem olarak bitkisel boyarmadde özelliği olan Kızılçam ağacından elde edilen pigment ve işletme olarak Balaban Palamut, Kale Naturel ve Berteks Tekstil işletmeleri seçilmiştir. Balaban Palamut ve Kale Naturel işletmelerinde, Kızılçam kabuklarının pigment haline getirilme sürecinin incelenmesi için bu işletmelerde çalışan 26 kişiye görüşme formu uygulanmıştır. Kumaşların boyanması ve haslık ölçümleri de Berteks tekstil işletmesinde ise yapılmıştır.Kızılçam ağacının kabuğundan elde edilen pigmentin kumaş boyama işleminde kullanılması için boyama reçeteleri hazırlanmıştır. Bu boyama reçetelerine göre pamuk, yün, ipek ve polyester elyaftan oluşan bezayağı örgülü, desensiz kumaşlar boyanmıştır. Boyama işleminde şap, krem tartar, tanen, sodyum sülfat, kil suyu mordanları kullanılarak ve mordansız olmak üzere 24 deney yapılmıştır.Boyama sonrasında kumaşların yıkama, sürtünme ve ışık haslıkları ölçülmüş ve değerlendirilmiştir. Kızılçam pigmenti ve farklı mordanlar kullanılarak boyanan kumaşların renk ve renk tonlarının objektif olarak değerlendirilmesi için renk ölçüm cihazı ``colorimeter'' kullanılmış ve renk farklılığı (dE) değerleri tespit edilmiştir.Kızılçam pigmenti ile yapılan boyama işlemleri sonucunda ölçülen ışık, yıkama ve sürtünme haslıkları pamuk, yün ve ipek kumaşlarda istenilen düzeyde ve kullanılabilir durumdadır, polyester kumaşta ise kullanılabilir düzeyde değildir. Buna göre kızılçam pigmenti ile yapılan boyama işlemlerinin doğal liflerden elde edilen kumaşlarda uygulanabileceğini söylemek mümkündür.Anahtar Kelimeler: Kızılçam Pigmenti, Işık Haslığı, Yıkama Haslığı, Sürtünme Haslığı.
Böğürtlen (Rubus sp.) meyvesinin karbondioksit ile süper kritik ekstraksiyonundan doğal boyar madde eldesi ve uygulanabilirliği
Bu çalışmada, böğürtlen meyvesinden süper kritik şartlarda karbon dioksit kullanılarak ekstraksiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyon verimi üzerinde sıcaklık, süre ve karbondioksit akış hızı sabit tutulurken basıncın etkisi araştırılmıştır. Sıcaklığın sabit tutulmasının sebebi antioksidan etkinin yitirilmemesidir. Soksile ekstraksiyonu sonucu elde edilen verim süperkritik şartlarda elde edilen verimle karşılaştırılmış ve daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen özütlerin maksimum absorplama dalga boyu görünür bölge spektrofotometresi ile yapılmıştır. Özütlerin uygulama safhasında ise tekstil boyamaları pamuklu ve polyester liflerde denenmiştir. Ayrıca gıdalarda kullanım amacı için fırın stabilite testi sonrası peroksit tayini ve diferansiyel taramalı kalorimetre testi yapılmıştır. Testler sonucunda özütlerin yüksek boyama renk hasliğina sahip olduğu, peroksit sayısı değerinin 15,5 meg/kg ekstrat olduğu ve DSC analizlerinde oksidatif indüksiyon sıcaklığının düzenlenmemiş halde 134,2 ?C iken, doğal antioksidan olan ?-tokoferol ile 146,2 ?C değerine yükseldiği tespit edilmiştir.
Hidrofilik pirojenik silika için yüzey modifikasyonu ve karakterizasyon çalışmaları
Bu tez çalışmasında, farklı fonksiyonelliklere sahip (3-aminopropil)trimetoksisilan (APTMS), n-oktiltrietoksisilan (OTES) ve n-oktadesiltriklorosilan (OTS) ile hidrofilik pirojenik silikanın (FS) yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiş, birincil amin fonksiyonelliğine sahip FS-APTMS farklı alkil zincir uzunluklarındaki 1-bromobütan (BB), 1-bromodekan (BD) ve 1-bromohekzadekan (BHD) ile post-modifikasyona uğratılmıştır. Silikaların fonksiyonel grup analizleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi (FTIR) kullanılarak yapılmış, modifikasyon verimleri elementel analiz sonuçları üzerinde hesaplanmış, yüzey alanları ve toplam gözenek hacimleri yüzey alanı ve gözeneklilik ölçüm sistemi ile belirlenmiş ve yüzey morfolojileri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Yapıların termal davranışları termogravimetrik analiz sistemi (TGA) ile aydınlatılmıştır. Yüzeylerin hidrofobik/hidrofilik karakterleri temas açısı ölçümleri ve suda/toluendeki ıslanma davranışları incelenerek değerlendirilmiştir. FS için temas açısı 12,63o iken en yüksek temas açısı değerleri FS-OTS (134,22o) ve FS-APTMS-BD için (121,84o) gözlenmiştir. Asit Turuncu 8 (AO8) ile silikaların adsorpsiyon özellikleri incelenmiş, suda ıslanma problemi olan hidrofobik silikalar için bu çalışmalar hekzadesiltrimetilamonyum bromür (CTAB) varlığında gerçekleştirilmiştir. 25oC'de en yüksek adsorpsiyon kapasitesi, yaklaşık 435 mg g–1 ile FS-APTMS-BHD için elde edilmiştir. Yüzeylerine AO8 tutturulmuş hibrit pigment yapıları için renk analizleri gerçekleştirilmiştir. Yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip modifiye silika yapıları aynı zamanda renk doygunluğuna daha kolay ulaşabilen hibrit pigmentleri oluşturmuşlardır. Özellikle, post-modifiye silikalardan elde edilen hibrit pigmentlerin çözücü dayanımları FS esaslı hibrit pigmentlere kıyasla yüksek olmuştur.
Synthesis, characterization and adsorption performance of functionalized mesoporous organosilicas
Functionalized mesoporous silicas are potentially effective materials in water remediation processes due to their high surface area, controllable and definite porosity, and surface modifiability. In this study, mesoporous silica (MS) was synthesized via template assisted technique and modified with 3‒(chloropropyl)trimethoxysilane. Three different functionalized mesoporous organosilicas were obtained by post modification of the chloropropyl functionalized activated MS with N,N‒dimethyloctylamine, N,N‒dimethylbenzylamine, and 1,6‒diaminohexane. The silicas were characterized by elemental analysis, SAXS, TGA, FTIR, BET surface analysis, wetting and contact angle measurements. The results confirmed the mesoporous structure of the materials and the success of the modification of MS with organic functional groups. The adsorption performance of the organosilicas were investigated for a textile dye of Acid Orange 8 (AO8) from aqueous solutions with respect to solution pH, contact time, initial dye concentration and temperature. The results showed that functionalized organosilicas have adsorption abilities much higher than unmodified MS. Maximum adsorption capacities were obtained at pH 2 and 20℃. AO8 adsorption was fitted to the pseudo‒second‒order kinetic model, and Freundlich isotherm model for each adsorbent. Thermodynamic parameters indicated that the adsorption process is physical in nature, exothermic, and spontaneous at 20°C. It is concluded that the functionalized mesoporous organosilicas synthesized in this work can be potential adsorbents for the removal of organic pollutants from wastewater.
Hibrit yapay sulak alan ekosistemlerinde boyar madde giderimi, biyoelektrik üretimi ve depolanabilirlik potansiyellerinin araştırılması
Doktora tez araştırmasında, farklı konfigürasyonlara sahip mezokozm ölçekli hibrit yapay sulak alan ekosistemlerin (HEM) farklı hidrolik bekletme süreleri altında (3, 4 ve 5 gün) azo boyar madde olarak asit turuncu 7 (AT) boyası içeren sentetik tekstil atık suyun giderimi ile eş zamanlı şekilde biyoelektrik üretimi ve depolanabilirlik potansiyelleri araştırılmıştır. Çalışma için doğal arazi şartları altında yatay-yatay, yatay-dikey, dikeyyatay ile dikey-dikey olmak üzere dört farklı konfigürasyondan oluşan mezokozm ölçekli yapay sulak alan ekosistemi kurulmuştur. Hibrit ekosistemlerde dolgu malzemesi olarak zeolit bazlı filtrasyon ortamı, bitki olarak ise Typha latifolia L. kullanılmıştır. HEM'ler üzerinde 92 gün boyunca gerçekleştirilen biyoremediasyon ile biyoelektrik üretim ve depolama potansiyeli deneyleri sonucunda, yatay-yatay konfigürasyona sahip ekosistemin (HEM 1) diğer ekosistemlere kıyasla daha yüksek arıtım ile biyoelektrik üretim ve depolanabilirlik verimliliğine sahip olduğu belirlenmiştir. HEM1' in ortalama AT7, kimyasal oksijen ihtiyacı, nitrat, amonyum ve toplam fosfor giderimi sırasıyla %98,94, %96,65, %98,65, %95,07 ve %98,27 olarak tespit edilmiştir. HEM 1' in 1000 Ω' luk dış direnç üzerinden ortalama 0,799 V biyoelektrik üretimi gerçekleştirdiği ve 92 günlük deney periyodu sonundaki depolama işleminin (1,2 volt 600 mAH AAA pil) 225 dakikada gerçekleştiği belirlenmiştir. Sonuçlar, hibrit ekosistem konfigürasyon çeşitliliğinin arıtım verimliliği ile biyoelektrik üretimi için yüksek verim sağladığını göstermektedir. Ayrıca, organik bileşiklerin biyolojik olarak parçalanmasından sorumlu ve anottan katoda doğru elektron akışını katalize olan mikrobiyal etkenlerin yatay-yatay konfigürasyonda maksimum seviyede olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, boyar madde gideriminin ile biyoelektrik üretimi ve depolaması amaçlanan çalışmalarda, arıtım verimliliği, biyoelektrik üretimini ve depolama potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için yatay-yatay konfigürasyona sahip ekosistemin tercih edilmesi önerilmektedir.
Boyarmaddelerin gideriminde uçucu kül esaslı geopolimerin adsorpsiyon özelliklerinin araştırılması
Günümüzde hızla artan çevre kirliliği büyük bir endişe oluşturmaktadır. Son yıllarda yapılan araştırmalar atık sulardan boyarmaddelerin gideriminde ekonomik ve çevre dostu adsorbanlar üzerine yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada, metil violet ve malahit yeşil boyarmaddelerinin giderimi için adsorban olarak uçucu kül esaslı geopolimer kullanılmıştır. Başlangıç derişimi, sıcaklık, adsorban miktarı, pH, temas süresi ve yeniden kullanılabilirlik parametrelerinin adsorpsiyon kapasitesine ve giderim verimine etkisi incelenmiştir. Metil violet boyarmaddesinin 50 mg/L başlangıç derişiminde, 240 dakikalık temas süresinde ve 0,2 g adsorban miktarında en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 11,7 mg/g olarak, adsorpsiyon verimi ise %99,85 olarak bulunmuştur. Malahit yeşil boyarmaddesi için en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 50 mg/L başlangıç derişiminde 120 dakikalık temas süresinde ve 0,2 g adsorban miktarında 11,627 mg/g olarak, adsorpsiyon verimi ise %99,47 olarak elde edilmiştir. Adsorpsiyon izotermleri incelendiğinde her iki boyar madde içinde Freundlich izoterm modelinin proses ile uyumlu olduğu görülmüştür. Metil violet boyarmaddesinin geopolimer üzerine giderim çalışmalarının yalancı ikinci dereceden kinetik model temsil ederken malahit yeşil boyarmadde ile çalışma sonucunun yalancı birinci dereceden kinetik model ile uyuştuğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, uçucu kül bazlı geopolimerin metil violet ve malahit yeşil boyarmadde gideriminde kullanılabilecek çok umut verici bir materyal olduğunu göstermiştir.
Geopolimerlerin boyarmadde gideriminde adsorban olarak kullanımı
Boyarmaddeler; kimyasal yapıları nedeniyle tekstil, tabakhane ve boya endüstrisi gibi birçok endüstriyel sektörde kullanılırlar. Atıksuya bırakılan boyalar ışığa, suya ve birçok kimyasal maddeye karşı dirençlidir. Bu nedenle bir kez suya karıştıklarında su ortamından rengin giderimi zordur. Endüstriyel prosesin sonucunda oluşan atık suyu giderebilmek için pek çok yöntem geliştirilmiş olsa da düşük maliyetleri nedeniyle son yıllarda pek çok madde adsorban olarak kullanılmaktadır Geopolimerler, düşük maliyeti ve kolay temin edilebilmeleri nedeniyle adsorban olarak değerlendirilebilmektedir. Bu çalışmada, uçucu kül esaslı geopolimerin adsorban olarak kullanılarak, sulu çözeltilerden metil oranj boyarmadde giderimi incelenmiştir. Adsorbanın, fonksiyonel grupları Fourier-Dönüşümlü Kızılötesi spektroskopisi (FTIR) kullanılarak belirlenmiştir. X-ışını Floresan spektrometre (XRF), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) yöntemleri ile adsorbanın yapı analizi gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon deneylerinde, metil oranj çözeltisinin başlangıç konsantrasyonunun etkisi, adsorban miktarı, temas süresi, pH, sıcaklık ve ultraviyole ışık kaynağı gibi çeşitli parametrelerinin giderim verimine ve adsorban kapasitesine etkileri incelenmiştir. En yüksek giderim verimi ve adsorban kapasitesi, 200 ppm başlangıç konsantrasyonunda ve pH=2 değerinde 0,1 g geopolimer adsorban kullanılarak sırasıyla %98,5 ve 39,39 mg/g olarak bulunmuştur.