1.444
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Linyit ve şeftali çekirdeği karışımlarının ısıl bozunma davranımlarının incelenmesi
Nüfus ve sanayileşmeye paralel olarak artan dünya enerji ihtiyacının büyük kısmı fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Günümüzde fosil yakıtlardan enerji üretimi ve kullanımından kaynaklanan çevre kirliliği ile fosil kaynakların rezervlerinin kısıtlı olması en önemli sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Kömür, dünya enerji üretiminde önemli paya sahip bir fosil yakıttır. Ülkemizde ve dünya genelinde kömür rezervlerinin fazla olmasından dolayı, gelecekte öneminin daha da artacağı öngörülmektedir. Ülkemizde düşük değerli, yani nem ve mineral madde içeriği yüksek, ısıl değeri düşük olan linyitlerden kaliteli linyitlere kadar çok çeşitli kömürler bulunmaktadır. Ancak, düşük değerli linyitlerin toplam rezerv içindeki miktarı oldukça yüksektir. Bu yüzden, düşük kaliteli linyit rezervlerinin değerlendirilmesi için uygun teknolojilerin geliştirilmesi, ülkemizin öncelikli enerji politikaları arasında yer almalıdır. Biyokütle, güneş enerjisinin bitkilerde kimyasal enerji formuna dönüşmüş halidir ve kömüre kıyasla düşük olan kirletici özellikleri ve yenilenebilir niteliği ile öne çıkan bir yakıt türüdür. Türkiye'de biyokütle yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak büyük bir potansiyele ve çok sayıda kullanım seçeneğine sahiptir. Kömür-biyokütle karışımlarının yakılması veya karbonizasyon, piroliz gibi ısıl bozunma süreçlerine uğratılması, düşük kaliteli kömürler ile biyokütlenin ekonomik şekilde kullanımı, üretilen birim enerji başına toplam kirletici yayınımlarının ve fosil yakıtların tüketiminin azaltılması açısından giderek önem kazanmaktadır. Bu sistemlerin ticari boyutta modellenmesi, tasarımı ve işletilmesi için kömür-biyokütle karışımlarının ısıl bozunma davranımlarının ve kinetiklerinin incelenmesi gereklidir. Bu çalışmada, Tekirdağ Malkara kömürü ve şeftali çekirdeği ile değişik oranlarda hazırlanan kömür-biyokütle karışımlarının farklı koşullardaki ısıl bozunma davranımları incelenmiştir. Termogravimetrik analiz cihazında gerçekleştirilen ısıl bozunma deneylerinin sonucunda, kömür ve ağırlıkça %5 oranında biyokütle içeren kömür-biyokütle karışımının TG eğrilerinde iki ağırlık kayıp bölgesinin; biyokütle ve ağırlıkça %25 ve %50 oranlarında biyokütle içeren kömür-biyokütle karışımlarının TG eğrilerinde ise üç ağırlık kayıp bölgesinin olduğu belirlenmiştir. Kömür–biyokütle karışımlarının ısıl bozunumunda katkı etkisinin çok belirgin olduğu; ancak, çok az bir sinerjik etkileşimin olduğu da belirlenmiştir. Ayrıca ZnO bileşiğinin kömürün, biyokütlenin ve ağırlıkça %50 kömür, %50 biyokütle içeren karışımın ısıl bozunma davranımına olan etkisi de incelenmiştir. Deney sonuçları, ZnO ilavesinin numunelerin ısıl bozunma davranımını çok az etkilediğini göstermiştir. Farklı koşullarda gerçekleştirilen ısıl bozunma tepkimelerine ait deney sonuçları kullanılarak yapılan kinetik hesaplamalarda uygun kinetik modellerin biyokütle numunesi ile ağırlıkça %25 ve %50 oranlarında biyokütle içeren karışımların birinci ve ikinci bölgeleri için f(α) = (1- α), üçüncü bölgesi için f(α) = (1- α)2 olduğu; kömür numunesi ve ağırlıkça %5 oranında biyokütle içeren karışımın birinci ve ikinci bölgeleri için ise f(α) = (3/2). (1-α)2/3.[1-(1-α)1/3]-1 olduğu belirlenmiştir. ZnO katkılı ve katkısız numunelerin ısıl bozunumu için hesaplanan kinetik parametreler değerlendirildiğinde, ZnO'in ısıl bozunma tepkimelerine çok az inhibitör etkisi yaptığı sonucuna varılmıştır. Karışım oranının, ısıtma hızının ve ZnO ilavesinin ısıl bozunma sonucu elde edilen uçucu madde ve katı ürün verimine etkisi 23 faktöriyel tasarıma göre istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve ampirik eşitlikler türetilmiştir.
An investigation on hazard and operability study (HAZOP) according to SEVESO III directive and special case studies
Big hazardous events can happen because of a technical failures, personal failures, natural disasters, terrorist attacks, sabotages, fires and consequences as fire, explosion and toxic release can be dangerous to the human health, environment and cause economic loss. Determination, prevention and control of these consequences are very important. A major industrial event happened in Seveso (Italia) in 1976 because of an explosion occured in a reactor of a chemical plant and caused human health problems and death of animals. After this accident, 82/501/EEC Directive (SEVESO I) released by the European Union for the control and preventation of major accidents. SEVESO II (96/82/EC) Directive released in 2012 and extended in 2003 (2003/105/EC Directive). On Januray 2016, Seveso III (2012/18/EU) Directive replaced the SEVESO II Directive. The main changes from Seveso II to Seveso III are: - The list of dangeorus substances covered by the SEVESO Directive (Annex I), which bases on Chemicals Hazard Information and Packaging for Supply Regulations 2009 (CHIP), is organized for aligning to the EU Legislation (Classification, Labelling and Packaging (CLP) Regulation) on the classification of dangerous. CLP Regulation entered in the force in January 2009 and provides the hazards presented by the chemical materials are clearly informed to workers and consumers in EU through classification and labelling of chemicals with basing the method of the Unites Nation‟s Globally Harmonised System (GHS). - More effective implementation and enforcement for inspections with introducing stricker standards and new obligation for the relevant departments of government‟s. - Citizen‟s access to true information about big hazardous accidents and more efficient participation in desicion-making will ensure. - The way of information collected, managed and shared will improve. On 30 December 2013, SEVESO II came into force in Turkey with publishing in the Officiaal Gazette No.28867. In Turkey, according to Reducing The Risks Of Major Industrial Accidents Legislation (Büyük Endüstriyel Kaza Risklerinin Azaltılmasına ilişkin mevzuat – BEKRA), companies must make a statement about the dangerous materials they used and/or stored and their quantities using BEKRA Reporting System to get classification as high dangerous, low dangerous or out of scope. Turkey has 421 high dangerous and 521 low dangerous classified, total 942 SEVESO companies (December 2015). Safety assessments and precautions are undertaken by the industries and organizations for determination and prevention of the hazards occured by the accidental cases resulting injuries, deaths, economic loss, environmental problems. Risk assessment is an important study which includes the stages as hazard identification, definition, analysis and risk evaluation giving understanding of their causes, results and possibilities and simulation softwares are help us to see the effects of possible hazards. Hazard identification can be done using Qualitative Techniques which are Preliminary Hazard Analysis (PHA), What-If Analysis, Check-List Analysis, Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) and Hazard and Operability Study (HAZOP) or using Quantitative Techniques such as Faul Tree Analysis (FTA), Event Tree Analysis (ETA). Simulation can be done using Areal Location Of Hazardous Atmosphere (ALOHA) Software, Process Hazard Analysis (PHAST) Software, BREEZE, EFFECTGIS, FLACS, CEBAM, SAFER TRACE, BLEVE Incident Simulator (BIS), AUTOREAGAS, CHARM, ADORA, HAMS-GPS softwares. In this study, hazards, risks, hazard identification methods, hazard evaluation models and modelling softwares for industrial facilities are examined and used for the case studies with Hazard and Operability Study (HAZOP) methodology and Areal Location Of Hazardous Atmosphere (ALOHA) software under the SEVESO Directive scope for prevention and control of big hazardous events at chemical industries and application of SEVESO III Directive in Turkey.
Molecular design of green plasticizers for plastics
There is a growing concern for the toxicity of industrial polymer plasticizers to humans. Especially, phthalate derivatives are very common plasticizers and exhibit toxic effects by degradation. These plasticizers are particularly widely used in the processing of polyvinyl chloride (PVC). Health concerns were raised in the beginning of 1980s. Later then, experiments on rats were shown that phthalate exposure had the environment and health risks, but uncertainty is still carrying on. Even though there has been no certain data relevant to human health because experiments were conducted on animals, phthalate derivatives are banned from using some products such as toys. On the other hand, biobased polyesters have attracted much attention due to their biodegradability and biocompatibility that offer clear advantages for both customers and environment. Polylactic acid (PLA) is an attractive candidate for replacing petrochemical polymers because it is from renewable resources. However, PLA needs to improve some properties by an inclusion of additives to use widely in industrial scale. In our study, various bio-based molecules with potential to replace phthalate derivative plasticizers for PVC and PLA have been modeled by employing atomistic scale simulations. Our approach depends on molecular dynamic simulations to determine polymer/plasticizer interactions and observe plasticization effects via the lowering of glass transition temperature (Tg). Structural stability was evulated by solubility behavior of plasticizers in polymer and to describe Tg values and volumetric behavior of polymer/plasticizer mixtures, pressure-volume-temperature (PVT) relationship was used. Selected bio-based molecules including levulinic acid esters, succinic acid esters, oleate esters, dioctyl adipate and for comparison one of the phthalate derivative and acetyl tributyl citrate were constructed with TRAPPE-UA force field, were optimized and their densities similar to literature were obtained. Then, the atactic PVC homopolymer chains consisting of 150 monomers with equal fractions of meso and racemic diads distributed randomly along the chain were constructed based on the Generalized Amber Force Field (GAFF). Amorphous PLA model was constructed as PLLA consisting of 150 monomers with PLAFF3 force field. Tg and densities of pure PVC and PLA were determined as 344 K and 1.38±0.01 g/cm3 for PVC, 357 K and 1.211±0.01 g/cm3 for PLA. Polymer/plasticizer structures contained 10% to 30% plasticizer by weight to predict the performance of the plasticizers. Biobased derivative esters, including levulinic acid esters and succinic acid, were also constructed with different substituents in the ester groups to observe chain length effect on plasticization. The variation of glass transition temperatures the polymer was investigated and compared as a function of plasticizer type and content by simulating PVT relationship and stability of the polymer/plasticizer mixtures were compared by calculated solubility values. The compatibility of plasticizers was calculated through the cohesive energy densities of the systems and Flory Huggins interaction parameters were obtained by interpolation from energy-volume fraction plots.
An investigation of the pollution risk of residues from a lab-scale underground coal gasification of Malkara-Pirinccesme lignite
Nowadays energy consumption is increasing so rapidly. Among all energy sources, coal is an abundant source in many parts of the world. With the depletion in oil reserves, coal can play a significant role in energy production. Clean coal technologies including gasification can contribute to a less polluted environment. Gas obtained from gasification is called Syngas or Synthetic gas. The clean product syngas resulting from the sulfur removal process has many potential uses. The syngas may be combusted in a gas turbine to produce electricity. In addition, carbon monoxide and hydrogen are basic chemical building blocks for production of many chemicals at chemical plants or refineries. Products that can be manufactured from syngas include: Hydrogen, methanol, synthetic natural gas (SNG) and fertilizers. In the case of un-worked, low rank and very deep underground coals for which mining may not be logical and economical, underground coal gasification (UCG) is a promising option for future use. As gasification proceeds, an underground cavity is formed and due to the pressure difference after the process is finished, water from the surrounding strata may enter the cavity. There are some strategies to a avoid unbalancing the quality of the underground water table like flushing the cavities with steam and/or water to remove pollutants from coal seams to prevent them from diffusing into surrounding water aquifers. Over time, the water table may return to a level close to that existing prior to the start of gasification. Even by considering such strategies there is a potential risk of water contamination during and after UCG which is a subject of investigation in terms of environmental concerns. The aim of this study is to examine the potential risk of inorganic arrays' transition such as heavy metals, sulfate, and ammonia from UCG solid residues (chars) and process water (liquid residues) to the groundwater and aquifers around the cavity which may decrease the underground water quality. In order to compare gasification with combustion in terms of water pollution, raw coals were converted to ashes through ASTM 3174-02 method. Solid samples (coals, ashes and chars) were digested with acids employing Microwave acid digestion (EPA 3052) and metal concentrations were determined by ICP-OES. Leaching tests including TCLP and EN 12457-2 were conducted on both UCG chars and ashes from burned coal and the leachability and mobility of the elements from ashes and chars to the water phase have been compared. The effect of leachant pH on the leachability have been observed using different extraction fluids with different pHs. The hazard level of UCG chars as waste has been determined through TCLP and EN 12457-2. Heavy metal, sulfate, and ammonia levels have been measured in the process water samples. The high concentration of toxic elements such as boron and antimony in the char eluates which exceeded standards suggest that toxic elements can leach from chars (solid residues of UCG) to the surrounding water aquifers after the process is ended. Chars from Underground Coal Gasification are considered to be non-toxic according to TCLP with leachants with the following pHs: 2.62 and 4.33. There are no landfill concerns about UCG solid residues (chars) as they can almost be categorized as inert waste according to EN 12457-2. Only in one case (Sb), they are considered to be non-hazardous waste. Considering process water samples, the metal concentrations are significantly higher than in the char leachates. Concentration of Cu in the process water highly exceeds the "Standards for Process Effluent Discharge to Municipal Sewage Systems". The ammonia amounts in liquid 1 and liquid 2 are extremely high (2400 and 1960 mg/l) which vastly exceeds the amount of 10 mg/l specified under "Non-Specific Source of Effluent Discharged to Environment" .The sulfate amount obtained from the liquid 1 is 4461 mg/l and from liquid 2 is 1322 mg/l which exceeds the limit (1500 mg/l) according to "Standards for Process Effluent Discharge to Municipal Sewage Systems". Gasification demonstrated a cleaner process to combustion in the terms of water contamination concerns (inorganic arrays) particularly in terms of boron contamination.
Bitkisel yağlardan çözücü ekstraksiyonu ile serbest yağ asitlerinin giderilmesinin ardından çözücünün iyon değişimi ile geri kazanılması
Ham bitkisel yağlar gıda veya endüstriyel amaçlı kullanılmak istendiğinde, yapılarında oksidatif bozunmalar meydana getiren, yağın tadını ve kokusunu bozarak kullanımını sınırlayan serbest yağ asitlerinin giderilmesi, elde edilecek olan ürünün kalitesi ve maddi anlamda en büyük etkiyi yapması nedeniyle rafinasyon prosesinin en önemli basamağıdır. Yüksek yağ asidi içerikli ham bitkisel yağlarda, geleneksel asit giderme yöntemleri fazla miktarda nötral yağ kaybedilmesi, yüksek enerji gereksinimi, bazı istenmeyen maddelerin oluşumu ve onların giderilmesi, ayrıca fazla miktarda atık oluşturması gibi dezavantajlara sahiptir. Bu dezavantajların bu yöntemlerin kullanımını sınırlaması araştırmacıları yeni alternatif yöntemler geliştirmeye itmiştir. Sıvı–sıvı ekstraksiyonu da bu yöntemlerden biridir. Bu yöntem ortam sıcaklığında ve atmosfer basıncında uygulanması nedeniyle daha az enerji gereksinimi duyulan bir proses olması ve atık problemi olmaması gibi önemli avantajlara sahiptir. Sıvı–sıvı ekstraksiyonunda yağı çözebilecek uygun bir çözücü gerekmektedir ve bu çözücüler genellikle metanol ve etanol gibi kısa zincirli alkollerdir. Sıvı–sıvı ekstraksiyonu sonucunda oluşan ekstrakt fazın proseste yeniden kullanılmak üzere geri kazanılması hala üzerinde çalışılan ve araştırılan bir konudur. Çözücünün geri kazanılmasında yaygın olarak kullanılan distilasyon ve evaporasyon gibi yöntemler yüksek sıcaklık ve düşük basınç gerektirmesi nedeniyle enerji yoğun işlemlerdir. Son yıllarda bu yöntemlere alternatif olarak iyon değiştirici reçinelerin kullanılması umut vadeden bir yöntem olarak dikkat çekmektedir. İyon değiştirici reçinelerin saflaştırma ve ayırma işlemlerinde kullanılmasıyla ilgili literatürde pek çok çalışmaya rastlanmaktadır. Ancak yağ asidi+çözücü sistemlerinden çözücünün geri kazanılmasında iyon değiştirici reçinelerin kullanılmasıyla ilgili çalışmalar sınırlıdır ve bu konuda literatürde bulunan çalışmaların birçoğunda etanollü veya etanol+su çözeltilerinden yağ asitlerinin ayrılması üzerine odaklanılmış ve metanollü çözeltiden yağ asitlerinin giderilmesi ile ilgili bir çalışma daha önce yapılmamıştır. Bu bilgiler ışığında, yapılan bu çalışmada yağ asidi+metanol sisteminden metanolün iyon değiştirme yöntemi ile geri kazanılmasının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla gerçekleştirilen deneysel çalışmada yağ asitlerinin bitkisel yağlardan veya yağ+çözücü sistemlerinden ayrılmasında etkinliği literatürde belirtilmiş olan Amberlyst A26 OH reçinesi ve birçok bitkisel yağda ana yağ asidi olarak bulunan oleik asit kullanılmıştır. Çalışma iyon değişim denge izotermlerinin belirlenmesi ve iyon değişim kinetiğinin incelenmesi olmak üzere iki aşama olarak planlanmış ve yürütülmüştür. Denge deneyleri için oleik asit konsantrasyonu ağırlıkça %1 ile %15 arasında değişen karışımlara reçine/çözelti oranı 1/3 olarak sabit tutularak reçinenin ilavesinden sonra, karışımlar 30°C' de çalkalamalı su banyosunda 5 saat bekletilmiştir. Reçine ve çözelti fazının filtrasyon ile ayrılmasının ardından çözeltideki oleik asit ve kalan ıslak reçinedeki uçucu madde miktarları belirlenmiştir. Denge durumunda reçinede tutulan oleik asit konsantrasyonu q* (mg oleik asit/g kuru reçine) her deney için kütle denkliğinden belirlenmiştir. Elde edilen denge verileri Langmuir, Freundlich ve Redlich– Peterson adsorbsiyon modelleri kullanılarak doğrusal ve doğrusal olmayan regresyon ile değerlendirilmiştir. Deneysel olarak belirlenen ve Freundlich izotermine göre hesaplanan q* değerleri arasındaki korelasyon katsayısı R2=0,45 bu modelin incelenen sistem için uygun olmadığını göstermiştir. Literatürde yapılan çalışmaların çoğunda da bu tip sistemler için uygun olduğu belirtilen Langmuir izotermi ise, Freundlich izoterminden daha iyi bir korelasyon (R2=0,55) sağlamakla birlikte incelenen sistemi tam olarak tanımlamamaktadır. İyon değişim kapasitesinin değiştirilen iyonunun çözeltideki konsantrasyonuna bağlı değişimini dikkate alan modifiye edilmiş Langmuir izotermi ile regresyon korelasyon katsayısı R2=0,97 olarak elde edilmiştir. Deneysel verileri çok iyi tanımlayan bu modeldeki konsantrasyon bağımlılığı parametresinin x=13 gibi yüksek bir değerde olması Amberlyst A26 OH-Metanol-Oleik asit sisteminde iyon değişim kapasitesinin çözeltideki oleik asit konsantrasyonuna çok bağlı olduğunu göstermektedir. Kinetik deneyler başlangıç oleik asit konsantrasyonu ağırlıkça %2, %8 ve %15 olarak değiştirilen metanollü çözeltilerde reçine/çözelti oranı 1/3, sıcaklık 30 °C ve karıştırma hızı 175 rpm olarak sabit tutularak yürütülmüştür. Oleik asit konsantrasyonundaki değişim karışımdan belirli zamanlarda sıvı çekilerek incelenmiştir. Reçinede her bir t anında tutulan oleik asit miktarı qt (mg Oleik asit/g Kuru reçine) çözeltideki oleik asit konsantrasyonu kullanılarak hesaplanmıştır. İyon değişimi çözeltideki kütle transferi, iyon değiştiriciyi saran sıvı film tabakasında kütle transferi, iyon değiştiricide kütle transferi ve kimyasal reaksiyon olmak üzere dört önemli adımdan meydana gelmektedir. İyon değişim mekanizmasının belirlenmesinde bu adımlar arasından hız belirleyici basamağın seçilebilmesi için film difüzyonu, gözenek difüzyonu ve kimyasal reaksiyondan oluşan üç kinetik model incelenmiştir. Çalışılan konsantrasyon aralıklarının tümünde film difüzyonu modelinin deneysel verilerle diğer iki modelden daha yüksek korelasyon gösterdiği görülmüştür. Bu çalışmada elde edilen bulgulara göre, sıvı-sıvı ekstraksiyonunda elde edilecek ekstrakt fazları temsil eden oleik asitli metanol çözeltilerinden oleik asidin Amberlyst A26 OH anyon değiştirici reçine ile %99 civarında yüksek bir ayırma verimi ile ayrılması mümkündür. Ayrıca, iyon değişim ilk hızlarının yüksek olması da sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan asit giderme proseslerinde iyon değişimi yönteminin çözücü geri kazanımı için distilasyon ve buharlaştırma gibi bilinen yöntemlere iyi bir alternatif olduğunu göstermektedir.
Vermikülit kullanılarak sulu çözeltiden boyar maddenin uzaklaştırılması
Bu çalışmada ham vermikülit (RV) ve ısıl işlem görmüş vermikülit (EV) adsorban olarak kullanılmıştır. RV örneğinin tanımlamasını yapabilmek için bir dizi karakterizasyon analizleri yapılmıştır. X-Işınları Floresans (XRF) yöntemi kullanılarak yapılan analizin sonucunda, RV örneğinin kompozisyonu hakkında bilgiler elde edilmiştir. X-Işını Kırınım (XRD) yöntemi ile RV numunesinden elde edilen XRD deseninde gözlemlenen pikler vermikülitin T-O-T yapısında olduğunu ve tabakalar arasında suyun varlığını doğrulamıştır. Ayrıca yapıda mika ve potasyum feldispat varlığını da göstermiştir. Brunauer-Emmet-Teller (BET) yöntemi ile RV ve EV numunelerinin yüzey alanları sırasıyla 2,90 m2 /g ve 2,89 m2 /g olarak saptanmıştır. Barrett-Joyner-Halenda (BJH) yöntemi ile RV ve EV için BJH adsorpsiyon gözeneklerinin kümülatif yüzey alanları sırasıyla 2,25 m2 /g ve 3,04 m2 /g olarak belirlenmiştir. RV ve EV adsorbanlarının mikro gözeneklere sahip olduğu tespit edilmiştir. RV ve EV örneklerinin morfolojik analizi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Alınan görüntülerde, her iki adsorbanın plakalı bir yapıya sahip olduğu görülmüştür. Her iki adsorban malzemenin sulu çözeltiden bir tekstil boyası olan Maxilon® Blue GRL (%300) (MBG) uzaklaştırma davranışları değişen başlangıç boya derişimi, zaman, pH ve sıcaklık şartları altında incelenmiştir. Oda sıcaklığında maksimum 20 mg/L boya derişimde elde edilen maksimum adsorpsiyon kapasite değerleri RV için 4,44 mg/g iken EV için 5,97 mg/g'dır. Maksimum boya giderim değeri pH 7,0'de elde edilmiştir. Adsorpsiyon kinetiği incelemesinde, adsorpsiyon olayının yalancı birinci dereceden kinetikle ilerlediği ortaya koyulmuştur. Termodinamik değerlendirmesinde ise adsorpsiyon olayının kendiliğinden oluştuğu ve ısı alarak ilerlediği yani endotermik özellikli olduğu sonucuna varılmıştır. Yapılan adsorpsiyon izotermi değerlendirmesinden adsorpsiyon olayının Langmuir adsorpsiyon izotermine uyduğu anlaşılmıştır.
Soğan ve sarımsak atıklarından pektin izolasyonu ve karakterizasyonu
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, ülkemizde büyük miktarlarda ortaya çıkan soğan ve sarımsak atıklarından sıcak asit, mikrodalga ve ultrasonik destekli ekstraksiyon yöntemleri ile ekstraktant olarak; 0,1 N sitrik (CA), asetik (AA), hidroklorik (HCl) ve sülfürik asit (H2SO4) çözeltileri, ayrıca bu asitlerin ikili asit karışımları (CA-HCl, CA-H2SO4, CA-AA, AA-H2SO4, AA-HCl ve HCl-H2SO4) kullanılarak pektin ekstrakte edilmiştir. Ekstrakte edilen pektinlerin verimleri ve fizikokimyasal özellikleri (esterleşme derecesi, metoksil içeriği, galakturonik asit değeri, eşdeğer ağırlığı, FTIR spektrumu) belirlenerek ekstrakte edilen pektinlerin kalitesi ve ticari pektin özelliklerine yakınlığı belirlenmiştir. Optimum ekstraksiyon koşulları gerçekleştirilen ön deneme çalışmalarından sıcak asit ekstraksiyonu (SAE) için; 90℃ ekstraksiyon sıcaklığı, 90 dk. ekstraksiyon süresi, 1/30 (w/v) katı-sıvı oranı, mikrodalga destekli ekstraksiyon (MDE) için; 600 W mikrodalga gücü, 4 dk. ekstraksiyon süresi, 1/30 (w/v) katı-sıvı oranı, ultrasonik destekli ekstraksiyon (UDE) için; %50 genlik değeri, 15 dk. ekstraksiyon süresi, puls (10 s-5 s on-off), 1/30 (w/v) katı-sıvı oranı olarak belirlenmiştir. Sarımsak atıklarından SAE ile %6,33-22,40, MDE ile %6,70-24,62 ve UDE ile 6,35-13,98; soğan atıklarından SAE ile %3,57-16,22 ve MDE ile %4,52-24,93 değerleri arasında değişen pektin verimleri elde edilmiştir. En yüksek pektin verimleri her iki ham maddede de mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Ekstraksiyon işlemleri sırasında organik ve inorganik asit karışımlarının ekstraktant olarak kullanılması istenilen fizikokimyasal özelliklerde pektinlerin elde edilmesini sağlamıştır. Ekstrakte edilen pektin örnekleri genellikle yüksek metoksilli pektinlerden oluşmakta olup, metoksil içeriklerinin ticari pektine yakın olduğu gözlemlenmiştir. Soğan ve sarımsak atıklarından ekstrakte edilen örneklerin FTIR spektrum sonuçları, ticari pektinin FTIR spektrumuyla karşılaştırıldığında pektinin yapısı doğrulanmıştır.
Doplanmış polibenzoksazol (PBO) ve grafenkatkılı PVDF nanofiberin sulu çözeltilerde boyarmadde giderimi
Tekstil, deri veya boya gibi birçok endüstrinin atık suları, bazıları potansiyel kanserojen olan tehlikeli ve toksik bileşikler içerir. Tekstil endüstrisinin atık suları hacim ve kompozisyon açısından diğer endüstrilere göre çok daha fazla kirletici özelliğe sahiptir. Çevre ve canlılar açısından arıtma işlemlerinin mutlaka uygulanması zorunlu olmakla birlikte, birçok fabrika maliyetlerin yüksek olması nedeniyle atık sularını herhangi bir arıtma olmaksızın alıcı ortama deşarj etmektedir. Bu çalışmada Reactive Red 239 boyar maddesinin, PVDF adsorbanı kullanılarak atık sudan temizlenmesi amacıyla farklı methodlar denenerek en yüksek verimli çalışma şartları aranmıştır. Boyar maddeyi gidermek için Doplanmış PBO Grafen Katkılı PVDF kullanılmıştır. Adsorpsiyon kinetiği ve adsorpsiyon izotermleri üzerine yapılan çalışmalar, kullanılan PVDF'nin 2 ppm ve 2 pH'da %83 adsorplamaya kadar çıktığı görülmüş ve bu nedenle doğru bir adsorban seçimi olabileceğini göstermiştir.
Tekstil sektöründe karbon ayak izinin hesaplanması
Dünya nüfusu arttıkça doğal kaynakların tüketilmesi, enerjiye olan ihtiyaç ve fosil yakıt tüketimi artmıştır. Bu artış sonucunda da doğal yaşam döngüsünün bozulması, atmosferde sera gazlarının artması gibi doğada çeşitli olumsuz etkiler ortaya çıkmıştır. Bu etkiler yeryüzü yaşamını olumsuz etkileyen küresel ısınmayı doğurmuştur. Küresel ısınma sonucunda iklimler değişmekte ve bu durum doğal hayatı olumsuz etkilemektedir. Dünya ülkeleri birleşerek küresel ısınmanın dünyaya verdiği etkiyi belirlemek, bu etkilerin düzeyini hesaplamak, değerlendirmelerde bulunmak ve etkilerini minimuma indirmek için bir dizi çalışmalar yapmaktadır. Bu çalışmalar; enerji tüketen, karbon emisyonu gerçekleştiren faaliyetlerin belirlenmesi, karbon emisyon miktarlarının hesaplanması ve iyileştirme çalışmalarını içermektedir. Tekstil sektörü de dünya genelinde karbon emisyonu yapan önemli sektörlerden biridir. Tekstil sektöründe üretilen ürünler pek çok sektörde kullanılmaktadır. Tekstil ürünlerinin üretimine ait proseslerde atmosfere çeşitli gazlar salınmaktadır. Bu gazlar sera gazı emisyonuna neden olan gazları da içermektedir. Sera gazı emisyonuna neden olan bu gazların etkisi "karbon ayak izi" hesaplaması ile ölçülebilmektedir. Çalışma kapsamında haşıl, dokuma ve konfeksiyon üretim süreçlerinin bulunduğu tekstil ürünleri üreten bir tekstil fabrikasında karbon ayak izi hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Bu proseslerde Tier metodu ile havaya verilen sera gazı emisyonları hesaplanmıştır. Elde edilen bulgulara göre, atmosfere verilen karbon ayak izi miktarı 1,43 ton CO2e/ton üründür. ANAHTAR KELİMELER: KARBON AYAK İZİ, SERA GAZLARI, İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ
Sıcak asit ve ultrasonik destekli ekstraksiyon yöntemleri ile barbunya fasulyesi (Phaseolus vulgaris L. var. Pinto) kabuklarından pektin ekstraksiyonu ve karakterizasyonu
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, sıcak asit ekstraksiyonu (SAE) ve ultrasonik destekli ekstraksiyon (UDE) yöntemleriyle barbunya fasulyesi kabuklarından pektin ekstraksiyonu ve karakterizasyonu çalışılmıştır. Ekstraksiyonlarda katı-sıvı oranı 1/30 (g/mL) olarak sabit tutulmuş, farklı sıcaklıklarda ve farklı sürelerde ekstraksiyonlar gerçekleştirilmiştir. Çalışmada organik asitlerin (CH₃COOH, C₆H₈O₇), inorganik asitlerin (H2SO4, HCl) seyreltik çözeltileri ve su ekstraktant olarak kullanılmıştır. UDE ile en yüksek pektin verimi %29,63 değerindeyken SAE ile bu değer %26,05 olarak bulunmuştur. Pektinlerin karakterizasyonu için esterleşme derecesi (ED), metoksil içeriği (Mİ), eşdeğer ağırlığı (EA), galakturonik asit (Gal-A) içeriği gibi fizikokimyasal özellikleri belirlenmiştir. Bazı ekstrakte edilen pektinlerin FTIR ve termal analizleri yapılarak ticari pektin ile karşılaştırılmıştır. Gerçekleştirilen ekstraksiyonlarda ekstrakte pektinlerin hepsi yüksek esterli pektin sınıfına girmektedir. Pektinlerin metoksil içerikleri ED değerleri ile paralel şekilde değişmektedir. Ticari pektinin EA değeri ile karşılaştırıldığında inorganik asitlerle ekstrakte edilen pektinlerde bu değer daha yüksekken organik asitlerle estrakte edilen pektinlerde daha düşüktür. SAE yöntemiyle ekstrakte edilen pektinlerin Gal-A içeriği sıcaklık ve süre arttıkça artarken, UDE yöntemiyle ekstrakte edilen pektinlerde azalmıştır. Ekstrakte edilen pektin örneklerinin FTIR spektrumları ve termal davranışlarının ticari pektininkine benzer olduğu gözlemlenmiştir.
Antibakteriyel bor bileşiklerinin tekstil ürünlerine uygulanabilirliği
Tekstil sektörü ülkemizde önemli sektörlerden olup, gelişen teknoloji ve artan talepler doğrultusunda hızla büyümektedir. Bu büyümeyle birlikte rekabet artmakta, nitelikli ürün üretimi önem kazanmaktadır. Tekstilde kumaşa kazandırılan güç tutuşurluk, su geçirmezlik, antibakteriyellik gibi özellikler bu nitelikler arasındadır. Bu çalışmada antibakteriyel olduğu bilinen sodyum perborat tetrahidrat ve boraks dekahidrat 10, 20 ve 30 g/L derişimde %100 pamuk kumaşa uygulanmıştır. Uygulama yapılan kumaş numunelerinin kimyasal bağ yapıları Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrofotometresi (Fourier Transform Infrared Spectrophotometer, FT-IR), yüzey morfolojileri ve kumaş yüzeyinde bor element dağılımı ise Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Ray Spektroskopisi (EDX), ısıl davranışları Simültane Termal Analiz (STA) ile incelenmiştir. Numunelerin yıkama dayanımlarını incelemek ve karşılaştırmak için SEM-EDX, FTIR, mukavemet, hidrofilite, pH analizleri ve beyazlık indis ölçümleri yapılmıştır. SEM-EDX analiz sonuçları incelendiğinde, kumaş üzerinde kütlece %9-9,5 oranında borun homojen bir şekilde dağıldığı görülmüştür. Bu bor miktarı yıkama sonunda kumaş üzerinde benzer oranda kalmaktadır. Antibakteriyel analizler ASTM 2149 metoduna göre Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ATCC 43300 (MRSA) ve Escherichia coli ATCC 8739 (E. coli) üzerinde yapılmıştır. Yaklaşık pH 9 değerinde olan numunelerin belirli oranda antibakteriyel aktivite gösterdikleri görülmüştür. Bu değer en fazla MRSA için %49'dur. Fakat yıkama sonrası pH değeri 7'ye yaklaşan numunelerde E.coli için %80 üzerinde antibakteriyel aktivite tespit edilmiştir.
Biyomedikal alan uygulamaları için polimer tabanlı triboelektrik nanojeneratör yüzey tasarımı
nanojeneratör (TENG) yüzey tasarımları gerçekleştirilmiştir. TENG sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynakları olarak dikkat çekmekte olup, biyomedikal alanında çeşitli uygulamalarda kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, insan vücuduna toksik etkisi bulunmayan bir biyopolimer olan kitosan (CH) tabanlı dielektrik ve iletken yüzeyler oluşturulmuştur. İletken yüzeyler İndirgenmiş Grafen Oksit (rGO); dielektrik yüzeyler ise Grafen Oksit (GO), Manyetit (Fe3O4) ve farklı oranlarda Manyetit-Grafen Oksit (mGO) katkısı ile modifiye edilmiştir. Ayrıca, TENG'in performansını değerlendirmek amacıyla doğrultmaç ve yükselteç devreleri de dahil olmak üzere kapsamlı elektriksel ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümler sonucunda, TENG'in çıkış voltajındaki değişimler incelenmiş ve çeşitli koşullar altında performansı değerlendirilmiştir. TENG'i oluşturan bileşenler XRD analizi ile, elde edilen TENG yüzeyler ise FTIR analizi ile karakterize edilmiştir. Yapılan elektriksel ölçümler sonunda dielektrik yüzeyinde CH'a GO katkılanan TENG'lerin (Vmak=13,11 mV) solunum izleme, nabız izleme, sinir stimülasyonu gibi düşük mekanik etkilerin uygulandığı alanlarda kullanımının uygun olduğu, CH'a mGO 1:1 katkılanan TENG'lerin (Vmak= 63,31 mV) implante edilebilir kalp pili uygulamalarında, akıllı spor uygulamaları ve insan hareket durumunu izleme gibi yüksek mekanik etkilerin uygulandığı alanlarda kullanımının uygun olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen bulgular, TENG'in biyomedikal cihazlarda sürdürülebilir enerji kaynağı olarak kullanılabilirliğini göstermektedir.
Biyolojik ve kimyasal yöntemlerle kolajen üretiminin incelenmesi
Stresli ve sağlıksız bir ortamda yaşama, gıda tüketim alışkanlıklarındaki değişiklikler ve gıda içeriklerinin değişmesi gibi nedenlerden dolayı insanların vücutlarındaki kolajen üretiminin azalması daha genç yaşlara inmiştir. Bunun yanı sıra dünya nüfusunun zamanla yaşlanması kolajenin takviye olarak alınması ihtiyacını doğurmuştur. Kolajen, farklı kaynaklardan farklı yöntemlerle elde edilmektedir. Bu yüksek lisans tezi kapsamında, biyolojik materyalden kimyasal ve enzimatik yöntemler kullanarak kolajen elde edilmesi ve kolajen veriminin deneysel istatistiksel yöntem kullanılarak arttırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, tüketiminin çok olması, atık olması ve atık temininin kolay olması gibi nedenlerden dolayı kolajen kaynağı olarak atık yumurta kabuğu zarı seçilmiştir. Yumurta kabuğu zarlarından iki farklı ekstraksiyon yöntemi (ultrasonik destekli enzimatik ekstraksiyon ve asidik ekstraksiyon) kullanılmıştır. Yumurta kabuğu zarından ultrasonik destekli enzimatik ekstraksiyon yöntemi kullanılarak kolajen elde edilmesi aşamasında ekstraksiyon sıcaklığı, sonikasyon süresi ve enzim miktarı koşulları merkezi kompozit tasarım yöntemiyle optimize edilmiştir. En yüksek verimi ve saflığı veren koşullar 0.5 g enzim miktarı, 10°C ekstraksiyon sıcaklığı ve 45 dk sonikasyon süresi koşullarında 0.95 ve 19.1 µg/µL olarak bulunmuştur. Elde edilen kolajenlere FTIR analizleri yaptırılmıştır. FTIR sonuçları örneklerin biribine benzerdir ve sarmal yapılarının bozulmadığı anlaşılmıştır.
Sentetik kolemanitten mekanokimyasal yöntem ile kalsiyum hekzaborür sentezi
Bu çalışma kapsamında toprak alkali metal borürler sınıfından, kıymetli bir bor uç ürünü olan kalsiyum hekzaborürün (CaB6) ekonomik bir şekilde sentezi çalışılmıştır. Metal borürler, formüllerindeki bor/metal oranına göre adlandırılır, metalce zengin ve borca zengin olmak üzere iki sınıfta değerlendirilirler. Birçok metalin bor ile etkileşimi sonucunda çok çeşitli ikili bileşikler oluşmaktadır. MB6 fazı her durumda uygun miktarda bor ve metalin reaksiyonu sonucu oluştuğu için metal borürlerin en kararlısıdır. CaB6 buna bir örnektir. CaB6, refrakter özelliklere sahip bir bor ürünü ve aynı zamanda ileri uç bor ürünlerinin sentez reaksiyonunda da reaktif olarak kullanılabilen kıymetli bir ara üründür. Yapılan çalışmada sentetik kolemanit kullanılarak ve karbotermal yöntemde var olduğu gibi yüksek sıcaklık gereksinimi olmadan, oda şartlarında herhangi bir ara basamak veya ara ürüne gerek duymaksızın kalsiyum hekzaborür sentezi gerçekleştirilmiştir. Pahalı reaktiflerin ve yüksek proses gereksinimlerinin olmaması bu sentezin ekonomik yollarla gerçekleştirilebilmesini mümkün kılmıştır. Ürünün karakterizasyonunda FT-IR ve XRD analizlerine başvurulmuştur. XRD kırınım desenlerinde, sentezlenmiş olan kalsiyum hekzaborüre ait pikler görüldüğü gibi önerilen reaksiyona göre yan ürün olan kalsiyum oksit piklerinin var olduğu da görülmüştür. Karakterizasyonu yapılan ürün saflaştırılmış, kül fırınında 900°C'de yakılmış ve FT-IR analizi yapılmıştır.
Antep fıstığı kabuğundan gözenekli karbon üretimi ve enerji depolama alanında uygulanması
Yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji elde edilmesi ve bu enerjinin ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilmesi açısından enerji depolama büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, yüksek performansa sahip enerji depolama sistemlerinden olan ultrakapasitörler için elektrot malzemesi olarak kullanılabilecek gözenekli karbonlar üretilmiş ve üretilen bu gözenekli karbonların ultrakapasitör performansına etkisi incelenmiştir. Başlangıç maddesi olarak atık durumundaki biyokütle temelli Antep fıstığı kabukları, gözenekli karbon üretiminde kullanılmıştır. Gözenekli aktif karbon üretimi, biyokütlenin karbonizasyon prosesi sonrasında CO2 gazı ve KOH kimyasalı kullanılarak fiziksel ve kimyasal aktivasyonun eş zamanlı uygulanması ile gerçekleştirilmiştir. Üretimi gerçekleştirilen gözenekli karbonlara SEM, BET ve XRD analiz teknikleri uygulanarak karakterize edilmiştir. Gözenekli karbonların ultrakapasitör performansları hakkında bilgi edinilmesi ve enerji depolama alanında kullanılabilirliğini incelemek amacıyla gözenekli karbon numunelerine CV, GCD ve EIS analiz teknikleri uygulanmıştır.
Kalsiyum metaborattan katı faz reaksiyonu ile kalsiyum hegzaborür sentezi
Siyah parlak renkli, toz formunda, oksijensiz, metalimsi kalsiyum hegzaborür, düşük ısıl genleşme katsayısına, düşük elektriksel dirence, yüksek sertliğe, yüksek ergime sıcaklığına, yüksek kimyasal karalılığa ve yüksek elektriksel iletkenliğe sahip refraktif bir bileşiktir. Kristal yapısı B6 oktahedrallerin birbirine B-B kovalent bağlarıyla bağlanmasıyla oluşmuş kübik yapıdadır. Yapıdaki her bir B6 oktahedrali de köşelerinde kalsiyum atomu bulunan bir kübün merkezindedir. CaB6 senteziyle ilgili literatürdeki yöntemler arasında en başarılı yöntem karbotermal indirgeme yöntemi olarak kabul edilmektedir. Fakat bu yöntemde yüksek proses gereksinimlerine ve oluşan safsızlıkların arındırılması için ilave işlemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Daha önce mekanokimyasal yöntemle kalsiyum hegzaborür sentezini başarıyla gerçekleştiren çalışmalar ışığında bu çalışmada kalsiyum metaborat ve oksijen tutucu (redüktant) olan aktif karbon başlangıç reaktantları olarak kullanılmıştır. Amosferik koşullarda speks tipi bilyalı öğütücüde üç boyutlu yüksek enerji çarpımlı katı faz reaksiyonları ile pilot ölçekli kalsiyum hegzaborür sentezi gerçekleştrilmiştir. Ürünün karakterizasyonu ve sentez reaksiyonu veriminin belirlenmesinde Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi analizine başvurulmuştur ve kalsiyum hegzaborür sentezini başarıyla gerçekleştiği görülmüştür. Bu çalışmanın sonuçları, CaB6 tozlarının üretimi açısından mevcut literatüre yeni katkılar sağlayabilir.
Pamuk çiğidi pres küspesinin doğal zeolit katalizörüyle pirolizi ve su buharı etkisinin incelenmesi
Yapılan bu çalışmada, pamuk çiğidi pres küspesi hammadde olarak seçilmiş ve sabit yataklı Heinze reaktöründe değişik koşullarda pirolizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında 7 °C/dk ısıtma hızında, 400, 500, 550 ve 700 °C piroliz sıcaklıklarında ve hammadde ağırlığının % 1, 5, 10 ve 20'si kadar doğal zeolit katalizörü eklenerek piroliz deneyleri yürütülmüş ve piroliz sıcaklığı ile katalizör yüzdesinin piroliz ürün verimlerine olan etkisi araştırılmıştır. Daha sonra % 20 doğal zeolit katalizörü içeren hammaddeye, dört farklı sıcaklıkta, 0,6; 1,3; 2,7 cm/sn akış hızlarında su buharı ve 550 "C'de 50, 100, 200, 400 cm3/dk akış hızlarında sürükleyici gaz (N2) gönderilerek piroliz deneyleri yapılmıştır. En uygun koşullarda elde edilen piroliz sıvı ürünlerinin elementel analizleri yapılmış, FTIR spektrumları alınmıştır. Daha sonra sıvı ürünlere sütun kromotografisi uygulanmış ve alt fraksiyonların verimleri hesaplanmış, elementel analizleri gerçekleştirilmiştir. Alt fraksiyonların FTIR spektrumu ve n-pentan fraksiyonunun ise gaz kromotogramı alınmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, piroliz koşullarının uygun seçimi ile pamuk çiğidi pres küspesinden petrole eşdeğer sıvı ürün elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Pamuk çiğidi pres küspesi, katalitik piroliz, yapay yakıtlar
Türk linyit kömürlerinin organik katkı maddesi kullanılarak briketlenmesi
Bu çalışmada, Manisa Soma bölgesinden temin edilen 0-5 mm parçacık boyutundaki linyit kömürü, farklı sıkıştırma basınçlarında (5-25MPa), farklı türde (çay atığı, fındık kabuğu, sığır kuruğu ve geven bitkileri) ve farklı oranlarda (%0-%100) katkı maddeleri ve bağlayıcı kullanılarak briketlenmiştir. Elde edilen melez briketlere, kimyasal analizler ve fiziksel dayanım testleri yapılarak briketlerin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Buna ek olarak kullanılan katkı maddelerine torrefaksiyon prosesi uygulanarak elde edilen ürünlerin ve briketlerin orijinal kömürle kıyaslanması yapılmıştır. Briketleme prosesinde kullanılan farklı tanecik boyutlarının, sıkıştırma basınçlarının, katkı maddelerinin ve bu maddelerin karışımdaki oranlarının değiştirilmesinin briketlerin kimyasal ve fiziksel dayanım sonuçları üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Yapılan denemeler sonucunda sıkıştırma basıncı ve tanecik boyutu parametrelerinin briketlerin kül ve ısıl değeri üzerinde önemli etkileri olmadığı; kül miktarı üzerinde en önemli parametrenin katkı maddesi miktarı olduğu tespit edilmiştir. Her bir katkı maddesi için ayrı ayrı elde edilen melez briketlerin kül miktarlarının, ham kömüre kıyasla önemli ölçüde azaldığı ve briketlerin kül miktarlarının azalması üzerinde briketleme prosesinde reçine bağlayıcısının hidrolizi için kullanılan asetik asit çözeltisinin önemli etkileri olduğu belirlenmiştir. Parametrelerin ısıl değer üzerine etkileri incelendiğinde kül miktarında da olduğu gibi tanecik boyutu ve sıkıştırma basıncının briketlerin ısıl değeri üzerinde etkisinin olmadığı, artan katı maddesi miktarının briketlerin ısıl değerlerinde azalmaya sebep olduğu belirlenmiştir. Bu sebeple briketleme çalışmalarında her bir katkı maddesi için optimum katkı maddesi miktarının %25 olduğu sonucuna ulaşılmıştır. En yüksek ısıl değere çay atığı katkı maddesi kullanılması sonucu ulaşılmıştır ve bu değerin ham linyit kömürünün ısıl değerinden %6 oranında düşük olduğu belirlenmiştir. Briketlere yapılan fiziksel testler sonucunda her bir katkı maddesi için artan katkı maddesi miktarının briketlerin Shatter indeksi üzerinde önemli olumlu etkilere sebep olduğu gözlemlenmiştir. Katkı maddeli briketleme sonucunda en iyi Shatter indeksi değerine sahip olan briketlerin sığır kuruğu ve geven bitkisi kullanılarak yapılan denemeler sonucunda elde edilebileceği ortaya konmuştur. Suya dayanımı en yüksek olan briketin fındık kabuğu olduğu (>72 saat) bunu sırasıyla çay atığı (24 saat), geven (24 saat) ve sığır kuruğunun (1 saat) takip ettiği tespit edilmiştir. Katkı maddelerine uygulanan torrefaksiyon (biyokmürleştirme) prosesi sonucunda elde edilen ürün üzerinde en etkili parametrenin sıcaklık olduğu belirlenmiştir. Torrefaksiyon denemeleri sonucunda elde edilen ürünlerin, ısıl değerlerinin proses sıcaklığı ve kalma süresine bağlı olarak linyit kömürü ile rekabet edebilecek seviyeye ulaştığı tespit edilmiştir.
Mangan boratların katı hal sentez yöntemiyle üretilmesi ve karakterizasyonu
Türkiye için önemli bir yere sahip olan bor; Dünya çapındaki rezervlerin %72,2'sine sahip olması sebebiyle ülkemiz açısından önemli bir yere sahiptir. Türkiye ve Amerika'da kuru, volkanik ve termoaktif yerlerde yaygın olarak bulunur. Çok geniş ve çeşitli alanlarda ticari olarak kullanılan bor mineralleri ve ürünlerinin kullanım alanları giderek artmaktadır. Bu kullanım alanların bazıları cam sanayi, tekstil sanayi, kozmetik sanayi, kimyadır. Mangan boratlar ise doğada bulunmamaktadır. Mangan boratlar bitkisel yağlar için bir kurutucu rolü oynar ve genellikle boya ve olgun yağ için kurutucu olarak kullanılır. Buna ek olarak, mürekkep ve boya kurutucuları için hammaddedir ve aynı zamanda cam ve seramik endüstrisinde de kullanılabilir. Mangan boratlar yüksek sıcaklık ve basınç altında termal yöntem ile üretilebilmektedir. Bu çalışmada hidrotermal manyetik karıştırma ve yüksek sıcaklık fırını kullanılarak iki adımlı sentez yöntemi kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda XRD analizlerinden alınan verilere göre sentezlenen numunenin of 01-070-2045 referans kodlu MnB4O7 olduğu görülmüştür.
Mangan sülfat monohidrat ve borik asitten hidrotermal ve katı hal kombine yöntemi ile susuz mangan borat üretimi ve karakterizasyonu
Eşsiz fizikokimyasal özelliklerinden dolayı bilimsel, endüstriyel ve ticari açıdan önemli kimyasal maddeler olan bor bileşikleri, 500'den fazla kullanım alanına sahiptir. Dünya'da en önemli bor rezervleri Türkiye, ABD, Rusya ve Güney Amerika'da bulunmaktadır. Türkiye'de en önemli bor rezervleri, Batı Anadolu'da, Eskişehir-Kırka, Kütahya-Emet, Bursa-Kestelek ve Balıkesir-Bigadiç bölgelerinde bulunmaktadır. Bor minerallerinin alt gruplarından biri olan mangan boratlar, suda ve organik çözücülerde çözünmeyen, kuru yağ ve verniklerin üretiminde kullanılan kırmızımsı-beyaz renginde tozlardır. MnB407, oda sıcaklığında paramanyetik olup, 210.21 g/mol formül ağırlığına sahiptir. Mangan borat sentezi, genellikle yüksek sıcaklıklarda, yüksek basınçlarda ve uzun reaksiyon sürelerinde gerçekleşmektedir. Elde edilen mangan borat bileşikleri kristal yapıdadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında mangan borat bileşiği, hidrotermal ve katı-hal kombine yöntemiyle sentezlenmiş, hammadde olarak mangan sülfat monohidrat (MnSO4·H2O), borik asit (H3BO3) ve sodyum hidroksit (NaOH) kullanılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, hidrotermal ve katı-hal kombine yöntemiyle 01-070-2045 XRD pdf kodlu mangan borat bileşiği üretildiği ortaya konmuştur. Hidrotermal ve katı-hal kombine yöntemiyle elde edilen ürünlerin FT-IR, Raman spektroskopisi, SEM analizleri yardımıyla karakterizasyonu yapılmıştır. Ürünlerin karakterizasyonu sonucunda elde edilen spektrumlar benzer yapıdadır Anahtar Kelimeler: Mangan borat, mangan sülfat monohidrat, borik asit, hidrotermal sentez, katı-hal sentez, XRD, FT-IR, RAMAN, SEM
Atıklarda bulunan silis ve silis bileşiklerinin kompozit membran kullanılarak giderilmesi
Yapılan çalışmada, m-fenilendiamin (MPD), hidroksietil metakrilat (HEMA) ve polisülfon (PS) kullanılarak membran sentezi için ön denemeler gerçekleştirilmiştir. Daha sonra polisülfon yerine metil selüloz kullanılarak membran üretimi sağlanmıştır. Bu üretim için bir optimizasyon metodu olan Taguchi Metodu 4 seviye 4 parametre toplam 16 deney olmak üzere uygulanmıştır. Daha sonra, hazırlanan silis çözeltisi üretilen membrandan geçirilerek membranın farklı süreler için filtreleme özelliği incelenmiştir. Karakterizasyon amacıyla Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), X Işını Kırınım Cihazı (XRD), Termogravimetri-Diferansiyel Termal Analiz (TG-DTA) cihazları kullanılmıştır. Üretilen membranların mekanik dayanımını tespit etmek için Shore A testi gerçekleştirilmiştir. Silis arıtımı sonucunda elde edilen numunelerin içindeki silis miktarı İndüktif Eşleşmiş Plazma-Optik Emisyon Spektrometresi (ICP-OES) analizi ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak, silis içeren atık suların arıtımında, üretilen membranların değerlendirilebileceği görülmüştür.
Reaktif mavi 19 boyar maddesinin çevre dostu mısır koçanı ve muz kabuğu kullanılarak sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemi ile giderilmesi
Su yaşam ve ekonomi için vazgeçilmez bir doğal kaynaktır. Gelişen endüstri, tarım ve diğer sektörler ile birlikte insanlar tarafından suyun içme suyu olarak tüketimi, hijyen alanında ve endüstri alanında kullanılması gerekli hale gelmiştir. Gün geçtikte su kirliliği gezegenimiz için en önemli sorunlardan biri haline gelmektedir. Bunun nedeni populasyonun artması ile birlikte çevre kirleticilerin çeşitliliğinin artması ve içme suyu kaynaklarının yetersizleşmesidir. Su kirletici kaynaklardan biri de tekstil, kağıt, plastik, lastik, deri, kozmetik, yiyecek ve ilaç gibi çeşitli ve geniş endüstri alanlarında kullanılan boyar maddelerdir. Boyar maddeler atıksuların boşaltılması çevresel ve toksik olarak çok büyük problemler yaratmaktadır. Boyar maddelerin atıksulardan gideriminde birçok yöntem bulunmaktadır fakat adsorpsiyon bu yöntemlerin arasında en uygun, en esnek, basit tasarımı ve kirleticilere karşı yoğun ve kolay bir giderim sağlamasından dolayı diğer yöntemlere göre üstün gelmektedir. Aktif karbon en çok kullanılan adsorbentler arasındadır fakat bu proses yüksek maliyete neden olmaktadır. Bu yüzden araştımalar boyar madde gideriminde geleneksel olmayan düşük maliyetli doğal ve tarımsal atık olan kaynaklara yönelimi arttırmıştır. Bu çalışmada Reaktif Mavi 19 boyar maddesinin sulu çözeltilerden gideriminde mısır koçanı ve muz kabuğu kullanılarak atıksu giderimindeki potansiyellerinin incelenmesi amaçlanmıştır. pH, adsorban miktarı ve başlangıç boyar madde konsantrasyonu gibi çeşitli parametrelerle Box-Behnken Deneysel Tasarımı kullanılarak çalışılmış ve adsorpsiyon mekanizmaları belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda mısır koçanı ve muz kabuğunun endüstriyel boyar maddeler tarafından kirlenmiş ortamlarda temizleyici olarak doğa dostu birer biyosorbent olarak kullanılabilir sonucuna varılmıştır.
Nanoboyutlu malzeme dolgulu hidrofilik membran geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Membran teknolojisi birçok avantajı sayesinde diğer ayırma işlemlerine alternatif olabilmektedir. Bu avantajlar; düşük enerji tüketimi, kolay kapasite artışı, sürekli ayırma, diğer ayrılma işlemlerine kolay adaptasyon olarak sıralanabilir. Su arıtımı alanında kullanıma uygun, mevcut membranlar; düşük geçirgenlik ve seçicilik seviyesi ile kirliliğe karşı düşük direnç gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Polimerik malzemeleri nanomalzemelerle birleştirerek üretilen yeni bir membran sınıfı olan nanokompozit membranlar bu zorluklara umut verici çözümler sunabilmektedir. Polimer nanokompozit membranlar, polimer matrise dağıtılmış nanomalzemeler ile geliştirilmiş membranlardır. Gelişmiş nanokompozit membranlar, yapı ve fizikokimyasal özellikleri (hidrofiliklik, gözeneklilik, yük yoğunluğu ve termal kararlılık) ayarlayarak ve benzersiz işlevler (antibakteriyel, fotokatalitik veya adsorpsiyon özellikleri) sağlayıp belirli su arıtma uygulamalarında ortaya çıkabilecek olan olumsuzlukları giderme kapasitesine sahiptir. Bu çalışma kapsamında; sentetik deniz suyunun tuzdan arındırılması için poli (vinil alkol) polimer nanokompozit membranlar, çözelti-döküm yöntemi ile hazırlanmıştır. Çeşitli nanomalzeme dolgulu membranlar hazırlanarak, farklı sıcaklıklarda sorpsiyon verileri elde edilmiş, bu veriler homojen PVA membran ile karşılaştırılmıştır. Çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehit kullanı lmış olup, desalinasyon çalışmaları pervaporasyon sisteminde gerçekleştirilmiştir.
Baryum sülfat kristallerinin boyut ve morfolojisine katkı maddelerinin etkilerinin incelenmesi
Baryum sülfat, başta petrol endüstrisi olmak üzere boya, ilaç vb. sektörlerde oldukça önemli bir bileşiktir. Petrol endüstisinde istenmeyen ürün olmakla birlikte, diğer alanlarda oldukça tercih edilen bir bileşiktir. Özellikle nano boyutta, geniş yüzey alanına sahip kristal üretimleri araştırma konularının başında gelmektedir. Uygun sıcaklık ve pH'da katkı maddelerinin eklenmesiyle kristallerin boyut ve morfolojisinin kontrolü sağlanabilmekle beraber kristalizasyon hızı da azaltılabilmektedir. Yapılan bu çalışmanın ilk kısmında polistiren ve alginatın baryum sülfat kristallerinin boyutlarına ve morfolojik özelliklerini nasıl etkilediği araştırılmıştır. İkinci kısımda ise poliakrilik asit, polivinil sülfonik asit ve polietilen glikolün kristalizasyon hızını azaltıcı etkileri araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucu, katkı madde eklenmesi kristal boyutlarını azaltıcı ve kristalizasyon hızını yavaşlatıcı etki göstermiştir.
Melisa yapraklarının mikrodalga tekniği kullanılarak kuruma, rehidratasyon ve renk değişim kinetiğinin incelenmesi ve modellenmesi
Kurutma sebze ve meyvelerde raf ömrünü uzatmak için kullanılan bilinen en eski yöntemlerden biridir. Eskiden güneşte kurutma ile uygulanan bu yöntem gerek açık havadan kaynaklanan kirliliklerin ve böcek kuş vb. canlıların etkilerinden gerekse sanayileşme ve makineleşmeyle başlayan seri üretim yöntemlerinin daha verimli, hızlı ve kârlı olmasından dolayı yerini farklı yöntemlere bırakmıştır. Bu tez çalışmasında da sakinleştirici etkisi ile bilinen melisa (Melissa officinalis) bitkisinin mikrodalga yöntemle kurutulması, renk değişiminin incelenmesi (L, a, b değerleri) ve farklı sıcaklıklarda rehidratasyonu incelenmiştir. Ayrıca elde edilen verilerden yola çıkılarak uygun bir modelleme yapılmıştır. Sonuç olarak en ideal olan 360 W değerinde 6 dakika gibi çok kısa bir sürede ticari seviyede kurutulmuş bir ürün elde edilmiştir.
Alginat-kitosan bazlı biofilm sentezi için deneysel tasarı uygulaması
Alginat, biyopolimer olarak son zamanlarda tıp, gıda, cevre gibi alanlarda uygulamaları olan, hidrojel olarak yaygın kullanım alanına sahiptir. Hidrojeller, su içeriği yüksek olan hidrofilik polimerlerden oluşan üç boyutlu çapraz bağlı ağlardır. Bu çalışmada iki makro biopolimer molekülün iyonik bağlanmasını sağlayan bir çapraz bağlayıcı kullanılarak alginat ile birlikte kitosan hibrid polimer ağları oluşturmak amaçlandı. Kitosan / alginat hidrojelinde, alginat varlığının hidrojel stabilitesine sahiptir, fakat malzemenin film formu oluşturmasında mekanik dayanım arttırılması amacıyla çevreye uyumlu bir sentetik polimer olan polivinil alkol ve polietilen oksit ilave edildi. Kitosan, alginat, polivinil alkol ve polietilen oksit içeren biyopolimerin değişik bileşimlerde matriks biyopolimerin çekme mukavemeti, yüzde uzama ve elastik bölge çekme kuvveti değişimleri incelendi. Deneysel tasarım metodu kullanılarak alginat, PVA, kitosan konsantrasyon faktörleri ile cevap yüzeyi olarak çekme mukavemeti, yüzde uzama ve elastik bölge çekme kuvveti incelendi. Biyopolimer matriksinin faktörlerle cevap yüzeyleri ile ilişkisi fonksiyon olarak belirlendi. Bu çalışmayla zaman ve kimyasal madde sarfıyatı azaltıldı. Optimizasyon için belirlenen en iyi cevap yüzeyini sağlayan faktör değerleri belirlendi. Elde edilen verilere göre biyopolimer matriksinin membran, film, gıda ambalajı için uygunluğu tartışıldı.
Amonyum boran pelletlerin hidrojen üretim özelliklerinin incelenmesi
Geleneksel enerjiden akıllı enerji sistemlerine geçişte sürdürülebilir kalkınma, çevre ve gıda güvenliği gibi unsurlar gözününde bulundurulmalıdır. Enerji sisteminin kaynak kullanımı, verimliliğini, maliyet etkinliğini arttırmak ve düşük karbon emisyonu sağlamak amacıyla yakıt taşıyıcısı olarak hidrojen enerjisi önerilmektedir. Özellikle hidrojenin taşınabilir sistemler için ticari kullanım performansının arttırılmasında depolama ortamının güvenilir, etkin ve düşük maliyetli olacak şekilde geliştirilmesi gereklidir. Amonyum boranın (NH3BH3) katalitik hidrolizine dayanan hidrojen üretim sisteminin tasarlanması akıllı enerjinin gerekliliklerini karşılaması ile ön plana çıkmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, taşınabilir uygulamalar için NH3BH3 kompozit pelletlerin hazırlanması ve hidrojen enerji sisteminde kullanımının incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda Co-B katalizörü ile kompozit haline getirilen NH3BH3 farklı sıcaklık ve zaman koşullarında kartuş içinde bekletilerek yapısal ve hidrojen üretim performansındaki değişiklikler incelenmiştir. Bununla beraber hidrojen üretim hızını etkileyen faktörlerin istatistiksel yöntemler temel alınarak etkileri belirlenmiştir. Güvenli, yüksek enerji kapasiteleri, kontrollü H2 üretimi ve kolay taşınılabilirlik gibi özellikler gösteren NH3BH3 kompozit pelletlerinin günlük uygulamalarında yakıt kartuşu halinde kullanılması ve bu kartuşun haftada 1 kez doldurulması ve taşıma sıcaklığının 50 oC nin altında tutulması önerilmektedir.
Ağaç malzemede borik asit emprenye prosesinin incelenmesi ve uygulamaları
Birçok endüstride geniş kullanım alanına sahip olan odun hammaddesi levha ve kompozit ürünlere dönüştürülüp gereğinden fazla kullanılması engellenerek ekolojik denge korunmaktadır. Odun hammaddesinin organik ve inorganik madde içeriği sebebi ile çeşitli zararlı faktörlerden dolayı yapısında bozunmalar meydana gelmektedir. Farklı kimyasallar ile emprenye edilerek özellikle termal ve biyolojik bozunmaya karşı iyileştirme sağlanmaktadır. Bu tez çalışmasında farklı konsantrasyonlarda borik asit çözeltisiyle emprenye işlemi gerçekleştirilmiş olan sarıçam (Pinus sylvestris L.) odununun oksidatif ve inert ortamda termal davranışı ve bozunma kinetiği incelenmiş olup, bozunma sonunda elde edilen katı kalıntının yapısal özellikleri belirlenmiştir. Aktif karbon olduğu belirlenen kalıntının metilen mavisi adsorbsiyonundaki performansı ölçülmüş ve ultrasonik dalganın etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, %1 borik asit çözeltisi ile 35 dakika süreyle emprenye edilen sarıçam numuneleri termal bozunma sonrasında elde edilen katı siyah kalıntının metilen mavisi adsorbsiyonunda kullanılabileceği ve ultrasonik temizleme sonrası adsobsiyon kapasitesi performansı 40 mg.L-1 konsantrasyonunda % 113 arttırdığı görülmüştür.
Biyonanokompozitlerin bariyer ve termal özelliklerine bor nitrürün etkisi
Gıdaların besin değerlerini kaybetmeden dış etkilerden muhafaza edilmesi için tercih edilen ambalaj malzemesi çok önemlidir. Kullanılan ambalajın özelliklerinin iyi olmasının yanında, ambalaj malzemesinin üretiminde kullanılan hammaddeler ve kullanımdan sonra oluşan atık da çevre kirliliğine neden olmamalıdır. Oysa ki geleneksel fosil tabanlı sentetik polimerler atık olarak toprakta çok uzun süre parçalanamazlar ve çevre kirliliğine neden olurlar. Üstelik petrolden elde edilen bu sentetik polimerlerin tükenmekte olan bir kaynaktan elde ediliyor olması da ambalaj endüstrisi için alternatif arayışlar gerektirmiştir. Bu arayışlar sonucunda günümüzde alternatif olarak üzerinde en çok çalışılan konu biyopolimerlerin ambalaj malzemesi olarak kullanımıdır. Yenilenebilir karbon kaynaklarından veya biyolojik kökenli hammaddelerden elde edilen bu biyopolimerler, uygun koşullar sağlandığında CO2, su ve biyokütleye parçalanarak doğaya zarar vermeden ömrünü tamamlayabilmektedir. Ancak biyopolimerler çevre adına büyük avantajlara sahip olsa da endüstriyel olarak kullanılmak için gerekli özellikleri taşımamaktadırlar. İstenilen özelliklerin kazandırılması için biyopolimerler çeşitli dolgu malzemeleriyle desteklenerek biyonanokompozitler hazırlanmakta ve endüstriyel kullanıma uygun hale getirilmektedir. Gıda ambalajı olarak biyopolimerlerin önerildiği bu çalışmada biyolojik kaynaklı ve biyolojik olarak parçalanabilen çevre dostu bir termoplastik poliester çeşidi olan poli-3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat (PHBV) kopolimeri kullanılmıştır. PHBV'nin gaz bariyer, mekanik ve termal özelliklerini geliştirmek için yüksek termal stabilite, yüksek mekanik dayanım, yüksek termal iletkenlik gibi üstün özelliklere sahip nano hekzagonal bor nitrür (h-BN) kullanılarak PHBV biyonanokompozitleri geliştirilmiştir. Kompozit hazırlanmadan önce h-BN çeşitli yöntemlerle eksfoliye edilmiş ve oktil(trietoksi)silan (OTES) kullanılarak yüzey geliştirme çalışmaları yapılmıştır. h-BN eksfoliyasyonu SEM, Nano-S ve Partikül Boyut Dağılımı analizleri ile incelenmiş ve en uygun koşullar tespit edilmiştir. Modifiye edilen h-BN'nin daha sonra XRD, FTIR, TGA, DSC ile karakterizasyonu yapılmış ve belirlenen yükleme yüzdelerine göre, eriyik harmanlama yöntemi kullanılarak PHBV ile birleştirilmiştir. Hazırlanan nanokompozitler XRD, SEM, FTIR, TGA, DSC analizleri ile karakterize edilmiş, oksijen geçirgenliği ve mekanik özellikleri ölçülmüştür. PHBV/BN nanokompozitleri için ağırlıkça %0.05'den %1'e dolgu yüklemesi ile oksijen geçirgenliği, difüzivitesi ve çözünürlüğü belirlenmiştir. BN nanoparçacıklarının %0.5'e kadar polimere eklenmesiyle gaz bariyer özelliğinde artış gözlenlenmiştir. Silanla muamele edilen h-BN ile hazırlanan nanokompozitlerin silansız numunelere göre daha başarılı olduğu görülmüştür. En iyi bariyer özellikleri, katkısız PHBV'ye kıyasla oksijen geçirgenliğinin (OP) %27.4 düşürdüğü görülen %0.5 oranında silanlı BN içeren nanokompozit numunesi için elde edilmiştir. Kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin de BN'nin biyopolimere ilavesiyle geliştirildiği gösterilmiştir. Termogravimetrik analiz (TGA), bileşiklerin termal stabilitesinin katkısız PHBV'den daha yüksek olduğunu göstermiştir. Kompozitin Young modülü, %0.5 oranında silanlı BN varlığında %12.7 oranında artmıştır. Daha yüksek yüklemede, PHBV matrisi içinde BN aglomerasyonu oluşmakta ve matris ile BN arasında uygun yapışmanın eksikliği yetersiz gerilim transferine neden olmaktadır. Halpin-Tsai ve Hui-Shia modelleri, kompozitlerin elastik modülü üzerindeki BN parçacıklarının takviye etkisini değerlendirmek için kullanılmıştır. Başlangıç kompozit sertliği için mikromekanik modeller, deneysel değerlerle iyi korelasyon göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Biyopolimer, poli-3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat (PHBV), hekzagonal bor nitrür (h-BN), oksijen geçirgenliği
Amonyum boran kompozitlerinin hidrojen üretimi amacıyla termoliz özelliklerinin incelenmesi
Düşük molekül ağırlıklı, oda sıcaklığında kararlı ve toksik olmayan özellik gösteren bor-azot bileşikleri sınıfında yer alan NH3BH3 ağ. %19.6 depolama kapasitesiyle diğer hidrojen depolama malzemelerine göre avantajlıdır. Özellikle taşınabilir enerji üretim sistemlerinde hidrojen depolama ortamı olarak kullanılabilmesinin yaygınlaştırılması için termoliz özelliklerinin iyileştirilmesi gerekliliği vurgulanmaktadır. Bu tez çalışmasında, Lewis asit özelliği gösteren borik asit ve bor oksit katkıları ile kompozitler hazırlanmış, kalorimetrik yöntemle hidrojen üretim sıcaklıkları ve katkı oranı tespit edilerek, Kissinger, Ozawa-Flynn-Wall, ASTM I ve II metodlarıyla aktivasyon enerjisi hesaplanmış, termoliz ve hidrotermoliz reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Ağırlıkça %50 katkı içerikli hazırlanan kompozitlerin 115°C'de gerçekleştirilen termoliz ve hidrotermoliz reaksiyonlarının H2 gaz miktarı ve ortalama hız sonuçları değerlendirildiğinde, en uygun katkının borik asit olduğu belirlenmiştir. Lewis asit özelliği gösteren borik asitin en etkin olduğu termoliz reaksiyonunun daha yüksek reaksiyon hızında (1709 ml H2/g NH3BH3.dk) ve daha fazla H2 gazı üretimi (2.20 mol) ile gerçekleşmesi 0.038 g kompozit / 0.05 ml su koşullarındaki hidrotermoliz reaksiyonu ile sağlanmıştır.
Elektrikli kapsüllerin fonksiyon zamanına etki eden parametrelerin incelenmesi
Bir ülkenin savunmasında en önemli unsur silah ve mühimmattır. Kritik bir konu olan milli savunmada kullanılan tüm ekipmanların dışa bağımlı olmadan tamamen yerli imkânlarla üretilebilir olması o ülkenin savunma sistemini güçlendiren en önemli kriterlerden birisidir. Kara savaşlarının önemli bir parçası olan tank sistemlerinde kullanılan mühimmatlar, ülkemizin milli savunma sanayinde öncü kuruluşu olan Makine ve Kimya Endüstrisi Kurumu (MKEK) tarafından yerli imkânlarla üretilebilmektedir. Altay Tank Projesi ile 120 mm tank mühimmatları ihtiyaçları da yine MKE tarafından karşılanmaya çalışılmaktadır. Bu çalışmada tank mühimmatı sisteminin ilk ateşleme parçası olan elektrikli kapsüllerin tasarımları ve tasarımı etkileyen parametreler üzerinde çalışılmış ve farklı yapılarda üretilen kapsüllerin gösterdikleri sonuçlar incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Çalışmalar için gerekli numuneler MKE Mühimmat Fabrikası ve Kapsül Fabrikası tarafından üretilmiş ve testler de yine Mühimmat Fabrikasının ilgili birimleri ile birlikte yürütülmüştür. Çalışmada mühimmat kavramının iyi anlaşılabilir olması için literatür araştırmasında önce "patlama" ve "patlayıcı maddeler"le alakalı geniş bilgi verilmiş ve daha sonra "mühimmat" kavramı anlatılmaya çalışılmıştır. Çalışmanın savunma sanayine benzer konularla ilgili ileride yapılacak veya yapılması öngörülen çalışmalar için bir kaynak olması temenni edilmiştir.
Silika temelli aerojellerin sol-jel yöntemi ile sentezi ve yapısal özelliklerin incelenmesi
Aerojeller düşük ısıl iletkenlik katsayısı, düşük yoğunluk, gözeneklilik ve yüksek yüzey alanı gibi özellikleri nedeni ile çok farklı alanlarda kullanılmaktadır. Bu doktora tezi çalışması kapsamında farklı silisyum kaynakları kullanılarak silika bazlı aerojel sentezi gerçekleştirilmiş ve çeşitli üretim parametrelerinin malzemenin özelliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Silisyum kaynağı olarak saf silisyum kaynakları ile birlikte yüksek silisyum içeriğine sahip altın madeni saflaştırma tesisi atık arıtma çamuru, termik santral uçucu külü ve taban külü ile kum herhangi bir ön arıtma işlemine tabi tutulmadan kullanılmıştır. Atıklardan gerçekleştirilen üretimler için pH, silisyum/toplam malzeme miktarı, riflaks süresi, riflaks sıcaklığı, yaşlandırma süresi, yaşlandırma sıcaklığı ve kurutma tipi gibi farklı parametrelerin etkisi incelenmiştir. Belirlenen optimum parametreler ile yüksek performanslı malzemenin sentezi gerçekleştirilmiş ve atık kullanımı ile hem çevreye hem de üretim ekonomisine önemli oranda katkı sağlanmıştır. Karakterizasyon analizleri yapılarak saf silisyumdan sentezlenen numune ile atıktan sentezlenen numuneler karşılaştırılmıştır. Elde edilen optimum değere sahip numuneler kullanılarak ısı yalıtımı sağlayan sıvaların üretimleri gerçekleştirilmiş ve numunelerin ısıl iletkenlik katsayıları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.
Yara örtücü kitosan-jelatin içerikli biyokompozit film eldesi ve karakterizasyonu
Günümüzde sağlık alanında yürütülen pek çok çalışma konusu içinde yaralar ve iyileşme süreçlerini kapsayan malzemelerin geliştirilmesi üzerindeki çalışmalar hız kazanmıştır. Yara örtücü olarak kullanılan malzemeler yaraların steril tutularak enfeksiyon kapmasının önlenmesi, yaranın iyileşme süresinin kısalması, kanın dışarıya akmasını engelleyecek özellikte sıvı absorplayabilmesi ve yaranın iyileşme sürecinde deri bütünlüğünün bozulmadan doğal dokunun korunması gibi durumlarda kritik rol oynarlar. Yara örtücü filmlerin kullanım açısından pratik olması, uygulamalarının kolay olması ve ucuz olması gibi sebeplerle gün geçtikçe önemi artmaktadır. Bu çalışmada polisakkarit esaslı biyopolimerler kullanılarak yara örtücü filmlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Yara iyileşmesinde etkin rol oynadığı bilinen kitosan polisakkariti ile, hayvansal bir biyoprotein olan jelatinin çeşitli oranlarda filmleri hazırlanmıştır. Film yapısına plastikleştirici olarak 1:1 oranında gliserin ve tween 80 eklenmiştir. Yara örtücü filmlerin içerisine yara iyileşme sürecinde etkili olduğu bilinen antimikrobiyal özellikte ekstrakt katkıları propolis ve sarı kantaron ilave edilerek film özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yara örtücü film olarak kullanılması hedeflenen filmlerin fiziksel karakterizasyonları kalınlık, kütle, su emme kapasitesi, su içeriği ve gaz geçirgenliği belirlenerek, yapısal ve morfolojik karakterizasyonları ise FTIR ve optik mikroskop kullanılarak incelenmiştir. Ayrca antimikrobiyal aktiviteleri gram pozitif (S.aureus, B.subtilis) ve gram negatif (S.typhi, E.coli) mikroorganizmaları için agar disk difüzyon metodu ile belirlenmiştir. Bu çalışmada hazırlanan ve yara örtücü film olarak kullanılma potansiyelleri araştırılan filmlerin su emme kapasiteleri %107-646, su içerikleri %6.4-23.1 ve su buharı geçirgenlikleri 0.375-0.806 gm/m2sPa aralığındadır. En yüksek su emme kapasitesi ve su buharı geçirgenliği herhangi bir katkı içermeyen filmlerden elde edilmiştir. Katkı olarak kullanılan propolisin, filmlerin su içeriğini artırdığı ve en yüksek su içeriğine sahip filmin kitosan, jelatin ve propolis oranı 1:1:5 olan film olduğu belirlenmiştir. Ayrıca hazırlanan tüm filmlerin pH değerleri 5.26-7.66 aralığındadır ve deri pH'ı ile uyumludur. Tüm filmlerin dört farklı mikroorganizmaya karşı da inhibisyon çapı oluşturarak antibakteriyel etki gösterdiği ve filmler içerisinde propolis içeren filmlerin özellikle gram pozitif bakteriler üzerinde inhibisyon çapında %50 büyüme sağladığı görülmüştür. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar ile propolis ve sarı kantaron içeren kitosan esaslı filmlerin yara örtücü film olarak kullanılma potansiyelleri olduğunu göstermektedir.
Endirekt yöntem ile uçucu külden zeolit sentezine etki eden parametrelerin incelenmesi
Gelişmekte olan ülkelerde enerji gereksinimleri kömür esaslı termik santrallerden karşılanmaktadır. Kömür uçucu külü ve alt külleri gibi termik santrallerden çıkan atıkların bertarafı çevresel problemlere yol açmaktadır. Yeniden kullanımı ve kullanım oranları düşük olduğundan oluşan kömür uçucu külü miktarı artmaktadır. Uçucu kül geri dönüşümü ve kullanımı ile ilgili birçok çalışma bulunmaktadır. Uçucu kül, içerdiği Al ve Si bileşenlerinden dolayı zeolit sentezi için hammadde olarak kullanılabilir. Tez kapsamında, Tunçbilek Termik Santrali'nden alınan uçucu külden endirekt yöntem ile zeolit elde edilmiştir. NaOH/Uçucu kül oranı (1.0, 1.2, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0 g/g), füzyon sıcaklığı (350, 450, 550, 650oC), füzyon süresi (0.5, 1, 2 saat), yaşlandırma süresi (0.5, 1, 2, 4 saat), yaşlandırma sıcaklığı (25, 40, 50, 70, 80, 90°C), kristalizasyon sıcaklığı (90°C) ve süresi (8, 16, 24 saat) gibi beş farklı parametre belirlenmiş ve bu parametrelerin zeolit sentezine etkisi incelenmiştir. Ayrıca ultrasonik prob kullanılarak yaşlandırma basamağı gerçekleştirilmiş ve ardından kademeli hidrotermal sentez reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Her iki yöntemin sonuçları karşılaştırılarak toplam reaksiyon süresinin kısaltılması hedeflenmiştir.
Aljinat/kappa kerajin hidrojel sistemlerinden timolol maleatın salımının incelenmesi
Göz içi basıncının artmasıyla ortaya çıkan glokom hastalığı, gözün arka kısmında yer alan görme sinirlerinin yavaş yavaş ve kalıcı biçimde zarara uğramasına neden olmaktadır. Bu hastalığının tedavisinde kullanılan etkenlerden biri olan timolol maleat, anti-glokom ajanı olarak kullanılmaktadır ve göz içi basıncını düşürmektedir. Bu çalışmada, timolol maleat moleküllerinin biyouyumlu aljinat-kappa kerajin hidrojel membran ve kürelere yüklenmesi ve sonrasında 37C'de suni gözyaşı sıvısında salımı incelenmiştir. Kalsiyum klorür ve potasyum klorür tuz çözeltileri ile fiziksel çapraz bağlanma yöntemi ile sentezlenen hidrojel membran ve kürelerin yapısı Fourier Dönüşümlü Infrared Spektrofotometre (FT-IR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. En yüksek ilaç yükleme değeri (%94,2) aljinat/kapa-kerajin oranı 1,0/0,04 olan ve %10'luk tuz çözeltisinde çapraz bağlanan M7 membranı ile elde edilmiştir. Hidrojelin kappa-kerajin konsantrasyonu arttıkça daha düzgün şekilde membran ve küreler elde edilmiştir. Çapraz bağlamada kullanılan tuz çözeltisinin konsantrasyonu arttıkça %kümülatif salım değerlerinde azalma görülmüştür. En yüksek kümülatif salım değeri (%73,5) aljinat/kapa-kerajin oranı 1,0/0,02 olan ve %4'lük tuz çözeltisinde çapraz bağlanan M5 membranı ile elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Glokom, timolol maleat, aljinat, kappa-kerajin.
Taşıyıcı sistemin özelliklerinin ilaç salımına etkisinin incelenmesi
İlaç salım sistemleri, farmasötikte hedeflendirilmiş ilaç taşınımı sebebiyle oldukça dikkat çekmektedir. Hidrojeller, gözenek yapıları sayesinde ilaç taşınımına uygun adaylardır. Ayrıca, çevre şartlarına uyum göstererek jel yapısını değiştirdiği için hidrojeller kontrollü ilaç salımında kullanılmaktadır. Hidrojeller, çözünmeden şişebildiğinden, kontrollü olarak salım yapabilmektedir. Hidrojellerin önemli fizikokimyasal ve biyolojik özellikleri, büyük çeşitlilikleri ile birlikte bu polimerik malzemelerin terapötik ajanların salım sistemlerinde kullanımında aday olması sağlamıştır. Yüksek su içeriği, biyouyumluluğu ve esnekliği, hidrojellerin bölgesel, transdermal, ilaç salımında ve tıpta kullanımını sağlamıştır. Elastikiyeti, mekanik dayanımı, yüksek su absorbe yeteneği sayesinde ilaç ve protein taşınımı için farklı alanlarda uygulanabilmektedir. İyonik jelasyon, sodyum aljinat tabanlı hidrojellerin üretiminde oldukça kullanılmaktadır. Fotopolimerleşen malzemelerin hazırlanmasında ise fotopolimerizasyon tekniği kullanılmaktadır. Alzhemier hastalığı düşünsel ve sosyal fonksiyonların bozulmasına, hafıza kaybına, kişilik değişikliklerine ve kendi bakımını yerine getirilmemesine yol açan geri dönüşümsüz, ilerleyen bir beyin rahatsızlığıdır. Bu hastalık gelişmiş ülkelerde ölüm nedenleri arasında dördüncü sıradadır. Bu çalışmada, sodyum aljinat hidrojellere iyonik jelasyon yöntemiyle α-selüloz, klinoptilolit, modifiye klinoptilolit, jelatin ve 4 akriloil morfolin katılmıştır. PEG-DA ve HEMA tabanlı hidrojeller, fotobaşlatıcılar (Irg 184, Irg 651, Irg 2959) ve çapraz bağlayıcı (etilen glikol dimetakrilat) varlığında hazırlanmıştır. Fotopolimerizasyon yöntemi ile PEG-DA ve HEMA hidrojellere Donepezil HCl (Alzhemier hastalığının tedavisinde kullanılan ilaç etken maddesi) , rutil TiO2 veya HAp varlığında katılmıştır. FT-IR, dijital mikroskop, 13C NMR ve reometre kullanılarak hidrojeller karakterize edilmiştir. Şişme, salım analizleri yapılmıştır. Salım kinetik modelleri incelenmiştir. Sentezlenen bu hidrojeller, ilacın kontrollü salımında uygun bulunmuştur.
Ağır vakum gaz yağından FCC yöntemi ile inert ortamda hafif ürün eldesi
Petrol rafinerilerindeki en önemli kimyasal dönüşüm proseslerinden biri hidrokraking, diğeri ise katalitik kraking (FCC) prosesleridir. Bu prosesler kullanılarak, ağır petrol fraksiyonları daha hafif ve yakıt olarak kullanılabilir ürünlere dönüştürülebilmektedir. Her iki proses de katalizör varlığında gerçekleşir ve genellikle benzer katalizörler kullanılır. Bu çalışma kapsamında, petrolün ağır fraksiyonlarından biri olan HVGO'nun FCC yöntemi ile tam karıştırmalı kesikli bir reaktör kullanılarak daha hafif bileşenler ve yakıt olarak kullanılabilir ürünlere dönüştürülmesi hedeflenmiştir. Katalitik ve katalitik olmayan kraking deneyleri sıcaklık 325, 350, 375, 400 oC, başlangıç azot basıncı 0, 10, 15, 20 ve 30 bar, reaksiyon süresi 30, 60, 90 ve 120 dk koşullarında gerçekleştirilmiştir. HVGO'nun katalitik kraking işlemlerinde katalizör türünün etkisini incelemek üzere hem ticari hem de sentezlenen katalizörler kullanılmıştır. Katalizör derişimi olarak % 0,1, %0,5, %1 ve %5 oranları kullanılmıştır. Kraking deneylerinde karıştırma hızı 200 rpm olarak sabit alınmıştır. Katalitik ve katalitik olmayan koşullarda gerçekleştirilen kraking işlemlerinde elde edilen sonuçlara göre, en hafif ürün bileşimi katalizör türü %25 MgO + %75 SiO2, katalizör derişimi %1, reaksiyon sıcaklığı 400 oC, reaksiyon süresi 120 dk, başlangıç azot basıncı 0 bar koşullarında elde edilmiştir. Hafif ürünler (karbon sayısı 22 ve altında olan bileşenler) önemli ölçüde parafinik (%47.53) ve sikloalkanlardan (%21.60)'dan oluşmaktadır. Katalitik kraking işlemlerinde çözücü etkisinin belirlenmesi amacıyla çözücü olarak tetralin seçilmiş ve HVGO/ Çözücü oranı ağırlıkça 1/1 ve 1/3 alınarak kraking deneyleri gerçekleştirilmiştir. Katalitik kraking işlemlerinde HVGO ile birlikte çözücü olarak tetralin kullanılması hafif ürün bileşiminde aromatik bileşenlerin oranını artırmaktadır.
Farklı atıkların tga-ftır-ms ile ısıl davranışlarının belirlenmesi
Bu çalışmada, tütün tarla atığı, demlik çay atığı ve polikarbonat hammaddelerinin termal bozunma işlemi termogravimetrik analiz (TGA) cihazıyla 20 C başlangıç sıcaklığından 1000C'ye kadar 5, 10, 15 ve 20 C /dk ısıtma hızlarında ve azot atmosferi altında gerçekleştirilmiştir. TGA'dan elde edilen eğriler ve veriler yardımıyla, her üç hammadde için de Coats-Redfern yöntemi kullanılarak, aktivasyon enerjisi, tepkime mertebesi ve frekans faktörü belirlenmiştir. Ayrıca, aktivasyon enerjisi Kissinger, Friedman, Flynn-Wall-Ozawa ve Kissinger-Akahira-Sunose kinetik modelleri kullanarak da hesaplanmıştır. Yapılan çalışmada, termogravimetrik analiz cihazıyla birleştirilmiş Fourier Transform Infrared Spektroskopisi ve Kütle Spektroskopisi (TGA-FTIR-MS) sayesinde, hammaddelerin bozunması sırasında açığa çıkan gazların gerçek zamanlı ve hassas tespiti yapılmıştır. Tütün tarla atığının pirolizi sırasında açığa çıkan başlıca ürünler, metan, amonyak, su, hidrojen siyanür, formaldehit, karbon dioksit ve propanal; çay atığı için karbon dioksit, su ve metan; polikarbonat hammaddesi için ise karbon dioksit, su, metan, benzen, toluen ve fenol olarak belirlenmiştir.
Biyokütlenin süperkritik su ortamında gazlaştırılmasıyla hidrojen üretimi ve termodinamik modellenmesi
Bu çalışmada, meyve suyu fabrikasının atığı olan meyve posasının süperkritik su ortamında gazlaştırılması (SKSG) ile hidrojen üretimi için en uygun reaksiyon parametreleri deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Reaksiyon parametrelerinden sıcaklık (400-600°C), süre (0-180 dk), biyokütle:su oranı (%2,5-10,0), katalizör oranı (%0-70) ve tipinin (KOH, K2CO3 ve Ru/C) elde edilen gaz, sıvı ve katı ürünlerin miktar ve bileşimine olan etkileri belirlenmiştir. Ayrıca, SKSG süreci için bir termodinamik model önerilmiş olup farklı sıcaklık ve biyokütle oranları için elde edilen sayısal sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak model doğrulanmıştır. Sıcaklık arttıkça gazlaştırma etkinliği ve gaz ürün içerisindeki H2 miktarının arttığı, biyokütle oranı ile önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. 600°C, 30 dk reaksiyon süresi, %2,5 biyokütle oranı ve %10 KOH varlığında elde edilen H2 miktarı 32,1 mol/kg biyokütle; 600°C, 60 dk reaksiyon süresi, %2,5 biyokütle oranı ve %20 K2CO3 oranında elde edilen H2 miktarı 29,4 mol/kg biyokütle ve 600°C, 30 dk, reaksiyon süresi, %2,5 biyokütle oranı ve %30 Ru/C varlığında elde edilen H2 miktarı ise 54,8 mol/kg biyokütle olarak belirlenmiştir. Maksimum gaz ürün verimi (%150,8), karbon gazlaştırma etkinliği (%88,1) ve hidrojen gazlaştırma etkinliğine (%213,5) Ru/C katalizörü varlığında ulaşılmıştır. Termodinamik model ile elde edilen sayısal sonuçlarda dengedeki temel bileşenler H2, CO2, CH4 ve CO olarak tespit edilmiş olup model sonuçlarının deneysel sonuçlarla uyum içerisinde olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyokütle, meyve posası, gazlaştırma, süperkritik su, hidrojen
Termofilik Myceliophythora hinnulea'dan selülaz enzimi üretimi
Lignoselülozik biyokütle, monomerik şekerlerin selülotik enzimlerle hidrolizi ile üretiminde, potansiyel yenilenebilir kaynaklardır. Endoglukanaz, ekzoglukanaz ve beta-glikozidaz enzim karışımlarından oluşan selülaz enzimi, bu enzimlerin sinerjik etkileriyle selülozu glikoza parçalar. Bu enzimler başta mantarlar olmak üzere çok çeşitli mikroorganizmalar ile üretilebilmektedir. Bu çalışmada, termofililik Myceliophthora hinnulea kullanılarak yanıt yüzey yöntemi ile selülaz enziminin batık hal fermantasyon üretim parametreleri optimize edilmiştir. pH (4.0 - 5.25 - 6.5), sıcaklık (35°C - 45°C - 55°C), spor sayısı (1x106 - 5x109 - 1x1010) ve kültür yaşının (24 h– 60 h – 96 h) filtre kağıdı birimi cinsinden selülaz aktivitesi üzerine etkileri gözlenmiştir. Optimize edilmiş koşullarda önişlem görmüş üç ayrı lignoselülozik biyokütle (fındık kabuğu, auçiçek sapı ve haşhaş sapı) kullanılarak Myceliophthora hinnulea kültüre alınmış ve bu biyokütlelerin selülaz aktivitesi ve monomerik şeker verimine etkileri incelenmiştir. Optimum enzim aktivitesine (0,216 FPU/ml), pH 6,1, 38°C, 1x1010spor/ml ve 24 sa kültür yaşı şartlarında ulaşılmış, farklı karbon kaynaklarından da % 2'lik önişlem görmüş fındık kabuğu ile 7.gün sonunda en yüksek selülaz aktivitesi (0,181 FPU/ml) elde edilmiştir.
Fındık kabuğuna uygulanan ön işlemlerin enzimatik hidroliz yöntemi ile şeker üretimine etkisi
Bu çalışmada, fındık kabuklarından enzimatik hidroliz ile glikoz üretimi için, farklı ön işlemler (düşük ve yüksek sıcaklıklarda asit ve alkali, su buharı, alkali peroksit, organosolv, iyonik sıvı ve biyolojik) uygulanmıştır. Ön işlemler sonrasında en yüksek glikoz verimi (%18,23) iyonik sıvı ([EMIM]Ac, 1200C, 1/20 katı/sıvı, 60 dak) ön işlemi ile elde edilmiştir. Bu ön işlemi, %15,05 ile alkali peroksit (% 2(a/h) NaOH içerisinde %2(v/v) H2O2, 300C, 1/10 katı/sıvı, 360 dak) ve %14,38 ile yüksek sıcaklık NaOH (1800C, 1/5 katı/sıvı, %5,25 NaOH, 30 dak) ön işlemleri takip etmektedir. İyonik sıvılarla ([EMIM]Ac) yapılan ön işlemler sonucunda glikoz kazanımı %95,46 olarak bulunmuştur. Selülozca zengin ve lignin içeriği düşük hammadde, yüksek sıcaklık NaOH (1800C, 1/5 katı sıvı oranında %5,25 NaOH, 30 dak) ön işlemi ile elde edilmiştir. Bu koşullarda hammaddenin selüloz içeriği %16,67'den %48,49'a yükselirken, lignin içeriği %51,10 dan %27,28'e azalmıştır. Hemiselüloz (%17,17) ve lignin (%65,66) içeriği bakımından zengin biyokütleler sırasıyla organosolv (1200C, 1/10 katı/sıvı, 30 dak %50 EtOH içerisinde %4 NaOH koşullarında) ve su buharı (200 0C, 1/5 katı/sıvı, 60 dak ) ön işlemleri ile elde edilmiştir. Ön işlemler sırasında bir gram glikoz başına harcanan enerji (kj) miktarı 21 kJ/g glikoz (alkali peroksit ön işlemi)ile 3330 kJ/g glikoz (iyonik sıvı ön işlemi) arasında değişmiştir.
Patates atığından termokimyasal gazlaştırma ile hidrojen üretimi ve modellenmesi
Bu tez kapsamında cips fabrikası patates atığının (biyokütle) süperkritik su koşullarında gazlaştırılması ile H2 eldesinde uygun reaksiyon koşulları araştırılmıştır. Gazlaştırma sırasında gerçekleşen temel reaksiyonlardan biri olan su-gaz yer değiştirme reaksiyonunun kinetiği incelenmiştir. Reaksiyon parametrelerinden hızlandırıcı/katalizör tipinin (Ca(OH)2, Ru/C, Ru/C:Ca(OH)2, CaCO3), sıcaklık (400, 450, 500, 550, 600oC), basınç (220, 270, 290 bar), süre (20, 30, 60 dk), Ca(OH)2 oranı (%10, 20, 30, 50, 70 (% a/a hızlandırıcı/biyokütle)) ve biyokütle oranının (%1,00, 1,75, 2,00, 5,00 (% a/a biyokütle/su)) hidrojen verimine etkisi belirlenmiştir. Uygun reaksiyon koşulu 600oC, 270 bar, 30 dk, %20 Ca(OH)2 ve %1,75 biyokütle oranı olarak tespit edilmiştir. Bu koşullarda H2 verimi ve gazlaştırma etkinliği sırasıyla 34,88 mol/kg biyokütle ve %98,93 olarak belirlenmiştir. Aynı koşullarda Ru/C varlığında 41,77 mol H2/kg biyokütle verim elde edilirken reaksiyon ortamına Ca(OH)2 eklenmesiyle maksimum verime (44,02 mol H2/kg biyokütle) ulaşılmıştır. Planckett-Burman deney tasarım yöntemi kullanılarak CaCO3 varlığında optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. %1,75 biyokütle oranında sıcaklık (400, 500, 600oC), süre (10, 20, 30 dk) ve CaCO3 oranı (%10, 20, 30) değişken olarak seçilmiş olup optimum gazlaştırma koşulu 600oC, %30 CaCO3 oranı ve 30 dk olarak belirlenmiştir. Minitab 14 paket programı kullanılarak belirlenen teorik H2 verimi 29,79 mol/kg biyokütle iken deneysel olarak 32,16 mol/kg biyokütle sonucuna ulaşılmıştır. H2 verimini doğrudan etkileyen su-gaz yer değiştirme reaksiyonunun farklı sıcaklık (350, 400, 450oC) ve 3:1 H2O:CO molar oranında kinetiği incelenmiştir. Katalizörsüz ve Ru/C ile gerçekleştirilen çalışmalar sonrasında aktivasyon enerjisinin sırasıyla 158,42 ve 69,45 kJ/mol olduğu belirlenmiştir.
Heterojen katalizör sentezi ve çay atığından termokimyasal süreçler ile hidrojence zengin gaz ürün eldesi
Bu çalışmada hidrojence zengin gaz karışımı üretmek amacıyla çay atığının hava ve hava+buhar ortamında yukarı akışlı borusal reaktörde gazlaştırma reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Gazlaştırmada katalizör olarak K2CO3'ın yanısıra emdirme ve sol-jel yöntemleri ile sentezlenen Ni/Al2O3 ve Ni-CeO2/Al2O3 katalizörleri kullanılmıştır. Sentezlenen katalizörler XRD, XRF, SEM, BET ve TGA teknikleri ile karakterize edilmiştir. Katalizörlerin aktiviteleri çay atığının gazlaştırılması reaksiyonlarında belirlenmiştir. Gazlaştırmaya etki eden parametrelerden sıcaklık (450, 650, 850°C), süre (10, 15, 20 dk), katalizör oranı (kütlece %0, 10, 20, 30, 40, 60), hava akış hızı (2, 3, 4 L/sa), katalizör sentez yöntemi ve CeO2 yükleme oranı (%0-40)'nın gaz ürün verimine ve kompozisyonuna etkisi incelenmiştir. Hava ile gazlaştırma reaksiyonlarında en yüksek H2 verimi 850°C, 15 dk, %20 katalizör oranı ve 3 L/sa hava akış hızında K2CO3 ile 3,54 mol H2/kg çay atığı olarak elde edilirken sol-jel yöntemi ile sentezlenen, %40 CeO2 içeren Ni-CeO2/Al2O3 katalizörü ile aynı koşullarda 6,26 mol H2/kg çay atığı verimine ulaşılmıştır. Gazlaştırma ortamına havanın yanısıra buhar eklenmesiyle H2 verimi K2CO3 varlığında 48,76 mol H2/kg çay atığı'na ulaşırken, Ni-CeO2/Al2O3 katalizörü ile 29,71 mol H2/kg çay atığı H2 elde edilmiştir. Yukarı akışlı reaktörlerde yüksek olan tar verimi Ni-CeO2/Al2O3 katalizörü ile 850°C'de %9,14'ten %4,46'ya düşürülmüştür. Reaksiyon sonucunda elde edilen sıvı ürünlerin GC-MS ile bileşimleri belirlenmiş olup sıvı ürünlerin fenolik bileşikler ve kafeince zengin olduğu görülmüştür.
Biyokütleden hidrojen eldesinde kullanılan katalizörlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada Ni/Al2O3-ZrO2, Ni-Pd/Al2O3-ZrO2, Ni-Pd/Al2O3-ZrO2-La2O3, Ni/Olivin ve Ni/Sepiolit katalizörleri sol-jel ve emdirme yöntemleri ile sentezlenmiş ve aktivite testleri gliserolün buhar reforming reaksiyonunda ve glikozun süperkritik su koşullarında gazlaştırılması reaksiyonunda gerçekleştirilmiştir. Katalizörlerin özellikleri XRF, TPR, XRD VE XPS analizleri ile belirlenmiştir. Gliserolün buhar reforming reaksiyonunda sürekli akışlı sabit yataklı reaktör kullanılarak 600, 700, 800˚C sıcaklıkta 4 saat süresince gerçekleştirilmiştir. En yüksek hidrojen verimine (%73,84) Ni-Pd/Al2O3-ZrO2 katalizörü kullanılarak 800oC reaksiyon sıcaklığı ve 4 saat süre sonunda ulaşılmıştır. Glikozun süperkritik su koşullarında gazlaştırılması 1:20 glikoz:su oranı ve %10 katalizör kullanılarak 400˚C reaksiyon sıcaklığında, 30 ve 60 dk reaksiyon sürelerinde gerçekleştirilmiştir. En yüksek hidrojen verimine (15,86 mol/kg glikoz) Ni-Pd/Al2O3-ZrO2-La2O3 katalizörü kullanılarak 400˚C'de 1 saat süresince gerçekleştirilen reaksiyon ile ulaşılmıştır.
Mikrodalga sisteminde karbon nanomalzeme sentezi
Karbon nano malzemeler 1991'de karbon nanotüpler ve 2004 yılında grafen için ilk üretim tekniklerinin bulunmasından itibaren üstün fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı çok sayıda araştırmaya konu olmuştur. Karbon nanotüpler (KNT'ler) spor, savunma sanayii, otomotiv gibi sektörlerde kullanılmaya başlanmıştır ve uygulamaları gittikçe genişlemektedir. Katalitik buhar biriktirme (CCVD) yöntemi KNT üretiminde en yaygın kullanılan yöntemdir. CCVD yönteminde KNT üretimi için bir metal katalizöre, karbon içeren bir öncü maddeye, inert bir ortama ve taşıyıcı bir gaza ihtiyaç vardır. Her ne kadar CCVD yöntemi çok çalışılmış ve bilinen bir yöntem olsa da daha kolay ve ucuz KNT üretim yöntemlerinin araştırılması gerekmektedir. KNT'lerin özellikleri genellikle üretim yöntemi ile ilişkilidir. Farklı yöntemlerle üretilen KNT'lerin farklı ihtiyaçlara cevap vermesi olasıdır. Bu çalışmada atmosfer ortamında ve atmosfer basıncında ev tipi bir fırında KNT ve diğer karbon nanoyapıların üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu üretim için grafit, ferrosen, karbon fiber kullanılmış ve sonradan bu bileşime ek bir karbon kaynağı olarak benzen eklenerek çalışma genişletilmiştir. Çeşitli bileşimler denenerek elde edilen KNT'ler üretim yöntemine uygun bir saflaştırma yöntemi seçilerek saflaştırılmış ve Raman, SEM, UV-vis spektrofotometresi ve tane boyutu analizlerine tabi tutularak karakterize edilmiştir. Yapılan çalışmada toplam reaksiyona giren madde kütlesinin süreç verimi açısından çok önemli bir parametre olduğu görülmüş ve reaksiyon hacmine göre seçilen toplam kütleden sonra hammadde bileşiminin ikincil bir etkisi olduğu görülmüştür. KNT sentez süreci sırasında yan ürün olarak yoğun miktarda soğanımsı karbon nanoküreler elde edilmiştir.
Kimyasal katkı maddelerinin çimento ile uyumluluğunun ve harç üretimine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, çimento ve süper akışkanlaştırıcı kimyasal katkı uyumu araştırılmıştır. Süper akışkanlaştırıcı katkı türünün ve dozajının betonun basınç dayanımına, işlenebilirliğine ve mikroyapısal özelliklerine olan etkileri incelenmiştir. Sabit su/çimento oranında, katkısız ve farklı oranlarda katkı kullanılarak hazırlanan taze çimento harçlarının işlenebilirliği test edilmiştir. Katkı oranı artışının işlenebilirliği arttırdığı gözlenmiştir. Çimento harçlarının 7 ve 28 günlük küre tabi tutulmasının ardından sertleşmiş harç numunelerine basınç dayanım testleri uygulanmıştır. Numunelerinin mikroyapısal ve morfolojik analizleri Fourier Transform Infrared Spektrometresi (FTIR), X-Işını Kırınım cihazı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerle, kullanılan katkının betonun mikroyapısında meydana getirdiği değişiklikler incelenmiştir. SA, SB ve SC katkıları ile hazırlanan 7 ve 28 günlük harç numuneleri için en uygun katkı miktarı %1 (g/g çimento), SD katkısı için %1,2 (g/g çimento) olarak belirlenmiştir.
Investigation of biodiesel production from safflower oil
In this study, first of all, the properties of safflower oil, acid value, iodine value, peroxide value, saponification number, kinematic viscosity and density were determined. In the second step, the ester content of safflower oil into biodiesel was investigated through transesterification reaction in the presence of base-catalyzed. Different experimental variables such as oil/ethanol molar ratio (1:3, 1:6 and 1:9), sodium methoxide (NaOCH3) catalyst concentration (0.25%, 0.50%, 0.75% and 1.00%) were investigated, while the rate of stirring 600 rpm and reaction temperature 65±1°C conditions were kept constant. As a result, oil/ethanol molar ratio of 1:6, catalyst concentration of 1.00%, rate of stirring of 600 rpm, reaction temperature of 65±1°C and 20 min reaction duration offered the best safflower oil ethyl ester yield (99.2 %). Characterization of the fatty acid methyl esters (FAMEs) was accomplished by Iatroscan MK-6s TLC/FID.
Bor atıklarının katı atık düzenli depolama tesislerinde geomembran tabaka olarak kullanımı
Bu tezde, Eskişehir Kırka Bor İşletmesi'nde her yıl oluşan 400.000 tonluk atık kilin değerlendirilebilmesi amacıyla bitüm, bentonit ve atık lastik ile taşıyıcı malzemeler de kullanılarak, düzenli depolama tesislerinde geçirimsiz tabaka olarak kullanılabilecek bitümlü geomembran üretilmiştir. Geomembran numunelerinde kalınlık, birim alan kütlesi, çekme dayanımı, uzama ve hidrolik iletkenlik testleri yapılmış; en iyi sonuçlar, PK-BTM30CW70, (Polyester Keçe taşıyıcılı, % 30 Bitüm, % 70 Atık Kil; Çekme Dayanımı: 3,08 MPa, Uzama: % 68, Hidrolik İletkenlik: 3×10-6 m3/m2/gün) karışımında elde edilmiştir. Üretilen bu geomembran malzemenin sızıntı suyu ile etkileşimini görmek için de, bir kentsel katı atık depolama sahası sızıntı suyu ve tehlikeli atık depolama sahası sızıntı suyu ile deneysel çalışmalar yapılmış ve geomembranın özelliklerindeki değişimler belirlenmiştir. Yapılan SEM analizinde, bitümden ayrılan bir miktar kilin oluşturduğu boşluklardan dolayı meydana gelen çatlaklar haricinde yapısal bir değişiklik gözlemlenmemiş; bu değişimden üretilen geomembranın hidrolik iletkenliğini etkilenmemiş ve deney süresince hiçbir sızıntı görülmemiştir.
Biyokütlenin süperkritik su ortamında gazlaştırılmasında kullanılacak olan ni/zro2 ve sn/zro2 katalizörlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, hidrojen üretmek amacıyla biyokütlenin süperkritik su ortamında gazlaştırılmasında kullanılan Ni/ZrO2 ve Sn/ZrO2 katalizörleri birlikte çöktürme yöntemi ile sentezlenmiştir. En yüksek yüzey alanını veren sentez koşulunu belirlemek amacıyla Ni/ZrO2 sentezinde parametrik çalışma yapılmıştır. Uygun sentez koşulu; NH4OH ekleme hızı 10 mL/dk, pH 10, 60 oC, 1 saat yaşlandırma süresi, etanol ile yıkama, 700 rpm karıştırma hızı, mikrodalga sisteminde kurutma, 1 (oC/dk)/600 oC/2 saat kalsinasyon ve 600 oC/1 saat indirgeme koşulu, %20 Ni/ZrO2 yükleme oranı olarak belirlenmiĢtir. Aynı sentez koşullarında SnO2/ZrO2 sentezlenirken farklı kalsinasyon sıcaklığı ve yükleme oranları denenmiştir. En uygun kalsinasyon sıcaklığının 600 °C ve yükleme oranının %15 SnO2/ZrO2 olduğu tespit edilmiĢtir. Katalizörleri karakterize etmek için XRD, XRF, BET, TGA ve SEM teknikleri kullanılmıştır. Glukozun süperkritik su ortamında gazlaştırılması çalışmalarında sentezlenen her iki katalizörün aktiviteleri belirlenmiştir. En yüksek aktiviteye %20 Ni/ZrO2 katalizörü ile ulaşılarak %41,22 hidrojen içeren gaz karışımı elde edilmiştir.
Isparta gülü (Rosa damascena mill.) budama atıklarının pirolizi
Bu çalışmada, Göller Yöresinde üretimi yapılan Isparta gülü (Rosa damascena Mill.) bitkisi budama atıklarının pirolizi işlemindeki sıvı ürün miktarını etkileyen faktör ve seviyeler Taguchi yönteminden faydalanılarak belirlenmiştir. Çalışmada performans karakteristiği olarak sıvı ürün miktarı seçilmiş ve en büyüklenmesi üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda sabit yataklı bir reaktör kullanılmıştır. Çalışmada etkin faktör ve seviyeleri olarak piroliz sıcaklığı (350, 400, 450, 500, 550 ve 700oC), ısıtma hızı (50, 100, 300oC/dk) ve sürükleyici gaz (N2) akış hızı (50, 100, 200 cm3/dk) alınmış ve sıvı ürün miktarı üzerine etkileri incelenmiştir. Varyans analizi sonucu en yüksek sıvı ürün miktarına 500ºC sıcaklık, 100 ºC/dk ısıtma hızı ve 100 cm3/dk sürükleyici gaz akış hızında gerçekleştirilen piroliz koşullarında ortalama %68,03 piroliz dönüşüm ile ulaşıldığı tespit edilmiştir. Çalışmada elde edilen sıvı ürünün FTIR ve 1H-NMR spektrumları alınmış ve elementel analizleri yapılmıştır. Ayrıca sıvı ürün sütun kromatografisinde fraksiyonlarına ayrılmış, fraksiyonların FTIR spektrumları alınmış ve elementel analizleri gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Isparta gülü (Rosa damascena Mill.) budama artığı, Piroliz, Enerji, Biyokütle, Taguchi yöntemi