Chemical Engineering

Portakal kabuğu selülozundan elde edilen karboksimetil selülozun reolojik davranışı

ÖZET Yüksek Lisans Tezi i- PORTAKAL KABUĞU SELÜLOZUNDAN ELDE EDİLEN KARBOKSİMETİL SELÜLOZUN REOLOJİK DAVRANIŞI Fevzi YAŞAR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 84 Karboksimetil selüloz, birbirine )3,l-4-glikozidik bağları ile bağlı P-D- glukoz ve p-D-glukopiranozdan ibaret bir kopolimerdir. Suda çözünebilir önemli bir selüloz türevi olan karboksimetil selüloz, gıda endüstrisinde, kozmetik, ilaç ve deterjan sanayiinde kullanılmaktadır. Karboksimetil selüloz, kalınlaştırıcı ve topaklaştırıcı olarak da kullanılmaktadır. Portakal kabuğundan elde edilen selülozdan hazırlanan selüloz çözeltilerinin viskozitesine sıcaklık (20, 30, 40, 50, 60 °C) ve konsantrasyonun (1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 kg/m3) birlikte etkisi incelendi. Viskoziteye sıcaklık ve konsantrasyonun birlikte etkisini tarifeden 28 eşitlik eşitlik türetildi. Portakal kabuğu selülozu karboksimetilasyon prosesi ile karboksimetil selüloza dönüştürüldü. Portakal kabuğu selülozundan elde edilen karboksimetil selüloz çözeltilerinin akış davranışı, 10-50 °C sıcaklık ve 10-35 kg/m3 konsantrasyon aralığında bir döner viskozimetre kullanılarak belirlendi.Karboksimetil selülozun akış davranışını tahmin etmek için power law, Bingham, ve Casson modelleri kullanıldı. Power law modeli farklı sıcaklık ve konsantrasyonlardaki karboksimetil selüloz çözeltilerinin akış davranışım iyi bir şekilde temsil etmiştir. Akışkanlık sabiti sıcaklıktaki artış ile azalmış, konsantrasyondaki artış ile artmıştır. Karboksimetil selüloz çözeltilerinin akış davranışının pseudoplastik olduğu bulunmuştur. Karboksimetil selülozun görünür viskozitesine sıcaklık ve konsantrasyonun birlikte etkisini ifade eden eşitlikler geliştirilmiştir. Zamana bağlı reolojik davranışla ilgili olarak, karboksimetil selüloz çözeltilerinin Weltman modeli ile yeterince tarif edildiği ve karboksimetil selüloz çözeltilerinin tiksotropik olduğu bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Portakal kabuğu, selüloz, karboksimetil selüloz, ekstraksiyon, reoloji

Çeşitli bakteri türleriyle farklı ortam ve çalışma şartlarında α-amilaz üretiminin incelenmesi

Ill ÖZET Doktora Tezi ÇEŞİTLİ BAKTERİ TÜRLERİYLE FARKLI ORTAM VE ÇALIŞMA ŞARTLARINDA a- AMİLAZ ÜRETİMİNİN İNCELENMESİ Muhammet Şaban TANYILDIZI Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 119 Bu çalışmada Bacillus subtilis IMG2, ve Bacillus amyloliquefaciens NRRL B-645 ile a-amilaz üretimi için ortam parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Çalışmanın ilk basamağında, sentetik ortamda her iki mikroorganizma için karbon kaynaklan, azot kaynaklan ve iz elementleri değiştirilerek enzim üretimi incelenmiştir. Her iki mikroorganizmada da karbon kaynağı olarak nişasta kullanılmasının enzim üretimini artırdığı belirlenmiştir. Gliserin B. amyloliquefaciens kullanılan ortamda enzim üretimini azaltmasına karşın, B. subtilis ile enzim üretiminde artışa neden olduğu gözlenmiştir. İnorganik azot kaynaklarının mikroorganizmalar tarafından kullanılamadığı, buna karşılık organik azot kaynaklarıyla enzim üretiminin arttığı görülmüştür. Bir metalo enzim olan a-amilaz üretiminde kalsiyum iyonunun gerekli olduğu belirlenmiştir. Yapılan optimizasyon deneyleri sonucunda B. amyloliquefaciens ile enzim üretiminin B. subtilis'e göre çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. B amyloliquefaciens ile maksimum enzim üretimi (1333 IU) 15 g/l nişasta, 2.5 g/l pepton, 1 g/l yeast ekstrakt, lg KH2PO4, 0.5 g/l MgS04.7H20, 0.1 g/l CaCl2 içeren ortamda elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise katı hal fermantasyonu için substrat olarak melas, şeker pancarı küspesi, ayçekirdeği küspesi, buğday kepeği, keçi boynuzu, mısır kepeği ve mısır proteini kullanılmıştır. Katı hal fermantasyonunda sentetik ortamda maksimum enzim üretimi sağlayan mikroorganizma olan B. amyloliquefaciens kullanılmıştır. Kullanılan substratlar arasından mısır kepeği ve mısır proteininde yüksek a-amilaz üretimi elde edilmiştir. Bu iki substrat kullanılarak diğer ortam parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Enzim üretimini en fazla ortam sıcaklığının etkilediği belirlenmiştir. Doğal substratlarla elde edilen enzim aktivitesinin sentetik ortam kullanılarak yapılan deneylere göre çok daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Mısır kepeği ile yapılan deney sonucunda maksimum enzim üretimi (8929 IU) 10IV g/1 yeast ekstrakt, 25 g/1 mısır kepeği, 1 g/I KH2P04 içeren ortamda 33°C ve 150 rpm karıştırma hızında elde edilmiştir. Mısır proteiniyle yapılan deneyler sonucunda ise maksimum enzim üretimi (8388 IU) 30 g/I mısır proteini ile 10 g/l yeast ekstraktın birlikte kullanıldığı 33°C ve 150 rpm karıştırma hızında elde edilmiştir. Doğal substratlarda diğer ortam bileşenlerinin enzim üretimi üzerine önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Bu durum sentetik ortamda enzim üretimi için gerekli olan bu elementlerin doğal substratlardan ve musluk suyundan karşılandığını göstermektedir. Anahatar Kelimeler : a-Amilaz, Mikrobiyal enzim üretimi, B. subtilis, B. amyloliquefaciens. Katı hal fermantasyonu.

Polimer reaktörlerinde sıcaklık kontrolü ile elde edilen polistirenin nanosilika ile oluşturduğu kompozit kalitesinin incelenmesi

Doğal ve sentetik polimerler ile polimer kompozit malzemelerin, endüstrinin birçok alanında ve günlük hayatta çok fazla kullanım alanları bulunmaktadır. Polimerizasyon proseslerinde esas amaç istenilen kalitede polimer ve kompozitlerini üretmektir. Ürün kalitesi ise polimer kompozitin molekül ağırlığına, molekül ağırlığı dağılımına bağlıdır. Reaktörler işletim şartlarından çok fazla etkilenirler, istenilen kalitede ürün elde etmek için reaktör işletim koşullarının optimize edilmesi ve kontrolü gereklidir.Nanoteknoloji araştırmaları malzemenin yapısını molekül düzeyinde değiştirme şansını verir. Araştırmacılar molekülleri yeniden tasarlayarak pek çok fonksiyonu üründe bir araya getirebilirler. Değişik gaz ve sıvı geçirgenlikleri elde edilebilir. Nano parçacıkların ilavesi ile ürünlerde ışığa ve aleve direnç, güçlü mekanik ve ısıl performans ve gazlara karşı yüksek bariyer özellikleri sağlanır.Bu çalışmada, kesikli bir polimerizasyon reaktöründe, minumum sürede istenilen dönüşüm ve molekül ağırlığa ulaşmak için gerekli optimum reaksiyon sıcaklığı, kendinden ayarlamalı PID kontrolör ile kontrol edilmiştir. Optimum ayar parametrelerinde genetik algoritma kullanılmıştır.Çalışma iki deneysel kısımdan oluşmuştur. İlk basamak polistirenin kesikli polimerleşme reaktörünün kontrollü ve kontrolsüz durumunda eldesidir. Bu basamakta çözelti polimerleşmesinde polistiren, toluen, benzoil peroksit sırası ile monomer, çözücü ve başlatıcı olarak kullanılmıştır. İkinci aşamada, nano boyutta silikayla kontrollü ve kontrolsüz olarak üretilen polistirenle çeşitli oranlarda kompozitler üretilmiştir.Hazırlanan kompozit malzemelerin karakterizasyon aşamasında, termal özelliklerinin belirlenmesi için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA), kırılma yüzeylerinin karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır, polistirenin molekül ağırlığı bulunmuştur ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi için sertlik testleri uygulanmıştır.Yapılan mekanik karakterizasyon sonunda, artan silika oranının kompozit malzemelerin sertlik ve mekanik dayanımlarını arttırıcı, polistirenin kırılganlık özelliğini artırıcı yönde etkilediği görülmüştür. Isıl dayınımlarının artışını TGA ve DSC temogramlarında alınan sonuçlar desteklemektedir.

Akışkan yataklı membran reaktörlerde izobütan dehidrojenasyonunun incelenmesi

Yürütülen çalışmada, hidrojen için seçici bir palladyum kompozit membran hazırlanması ve bu membran performansının akışkan yataklı membran reaktör sisteminde izobütan dehidrojenasyonu ile izobüten eldesi reaksiyonu için araştırılması amaçlanmıştır. Son yıllarda izobüten, oktan sayısını artıran katkı maddeleri metil tersiyer bütil eter (MTBE) ve etil tersiyer bütil eter (ETBE) kullanımının artması ile önem kazanmıştır.ELP (electroless plating) tekniğiyle kaplama çalışmalarında, gözenekli cam tüpler destek malzemesi olarak kullanılmıştır. Sentezlenen Al(OH)3 jeli vakum altında desteğe emdirilmiştir. Vakum uygulaması 1 saat sürdürülmüş sonrasında Al(OH)3 yapısının ? -Al2O3'e dönüşümün sağlanması için desteğe 550oC' de ısıl işlem uygulanmıştır. Bu yükleme işlemi iki kez gerçekleştirilmiştir. Yüzeyde Al/Si oranı iki kez modifikasyondan sonra 5,65 (kütlece) olarak belirlenmiştir. Modifikasyonu yapılan destek sırasıyla asidik SnCl2, asidik PdCl2 ve saf suya daldırılarak aktifleştirilmiştir. Kaplama banyosu sıcaklığı 35oC' de, pH değeri 10-11 arasında tutularak aynı destek üzerinde altı kez kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Altıncı kaplama sonrası yüzey bileşimi % 98,46 Pd, % 1,36 Si, % 0,18 Al ve kaplama kalınlığı 130 µm olarak belirlenmiştir. Modifikasyon ve kaplama işlemleri ile destek gözenek çap dağılımının nasıl değiştiği fizisorpsiyon ve civa porozimetresi verileri kullanılarak belirlenmiştir. Altıncı kaplama sonrası ortalama çapı 7 nm olan gözeneklerin yapıda arttığı görülmüştür. İzobütanın dehidrojenasyonu sentezlenen membran tüpün içinde saf Cr2O3 katalizörü üzerinde gerçekleştirilmiştir. Ortalama tane boyutu 84 ? m olan Cr2O3 katalizör kullanılarak minimum akışkanlaşma hızı (umf) 17oC'de deneysel olarak 1,5 cm/s olarak bulunmuştur. Çalışmalar boş kolon hızı minumum akışkanlaşma hızının 1,7 katı olacak şekilde yürütülmüştür. Deneysel çalışmalar reaktör sıcaklığı 450oC' de tutularak ve membran tüplerin içi ve dışı arasında çok küçük bir basınç farkı (0,005 atm) yaratılarak gerçekleştirilmiştir. Akışkan yataklı membran reaktörde izobütanın izobütene dönüşüm oranının denge değerinin 1,5 katı olduğu belirlenmiştir.

Ağır metallerin Saccharomyces cerevisiae mikroorganizmasıyla biyosorpsiyonunun ortam koşullarına bağlı olarak incelenmesi

Saccharomyces cerevisiae mayası ile Cu(II) ve Cr(VI) iyonlarının biyosorpsiyonu ortam koşullarına bağlı olarak incelenmiştir. Cu(II) iyonu için, belirlenen en uygun ortam koşulları pH 5,0, 30 °C sıcaklık, 75 ppm başlangıç Cu(II) çözeltisi derişimi ve 3 g/L biyokütle derişimi şeklindedir. Bu koşullarda, en yüksek Cu(II) kazanımı 11,6 mg/g'dır. 0,1 M EDTA çözeltisi Cu(II) yüklenmiş biyokütleden Cu(II) iyonlarının desorpsiyonu için etkili bir kimyasal olarak bulunmuştur. Biyokütlenin etanol ve sodyum hidroksit ile işlem görmesi, Cu(II) biyosorpsiyon kapasitesini arttırmıştır. S. cerevisiae mayasının üreme eğrisinin logaritmik fazından alınan biyokütle, durağan fazından alınan biyokütleye göre daha yüksek Cu(II) biyosorpsiyon kapasitesi göstermiştir. Cr(VI) iyonu için en yüksek metal kazanımı, pH 2,0, 30 °C sıcaklık, 60 ppm başlangıç Cr(VI) çözeltisi derişimi ve 8 g/L biyokütle derişimi koşulunda 4,76 mg/g olarak belirlenmiştir.Cu(II) ve Cr(VI) iyonlarının S. cerevisiae ile biyosorpsiyonu Langmuir modeli, biyosorpsiyon kinetiği ise ikinci derecemsi (pseudo ? second order) hız modeli ile çok iyi açıklanmıştır. Cu(II) ve Cr(VI) iyonları için biyosorpsiyon ısıları, sırasıyla 3,30 ve 2,50 kcal.mol-1 olarak hesaplanmıştır. Bu metal iyonları için, aktivasyon enerjileri ise, sırasıyla 1,456 ve 1,463 kcal.mol-1 olarak belirlenmiştir.

Katalizör yüzeyinde ürenin bozunmasının incelenmesi

Taşıtlardan kaynaklanan hava kirliliğinin önemli bir kısmı dizel araçların egzozlarından salınan NOx gazlarıdır. Bu gazların çevreye zararsız N2 gazına indirgenmesi için kullanılan en etkili yöntemlerden birisi, bir indirgen madde yardımıyla katalizör yüzeyinde gerçekleştirilen seçici katalitik indirgeme (SCR) yöntemidir.Bu çalışmada NOx indirgenmesinde etkin indirgeme maddesi olan ürenin sol-gel yöntemiyle hazırlanan %1 Cu/Al2O3, %2 Cu/Al2O3, %2 Pt/Al2O3, %1 Ag/Al2O3, %2 Ag/Al2O3 ve %5 Ag/Al2O3 katalizörleri yüzeyinde bozunmasıyla meydana gelen bileşikler tespit edilmeye çalışılmıştır. Katalizörlerin kullanılmasıyla hazırlanan tabletlerin üzerine üre çözeltisi damlatılmak suretiyle 100?400°C sıcaklık aralığında FTIR cihazı kullanılarak spektrumlar alınmıştır. Deneysel çalışma sonucunda bütün katalizörlerde ürenin bozunma ve hidroliz bileşikleri olarak OH, NH, CH gerilme bantları görülmüştür. İlave olarak C=O gerilme titreşim bandı, CO2, melamin, amonyak, amonyum ve izosiyanat bileşiklerine ait pikler gözlenmiştir. Bu bileşiklerin yanı sıra üreye ait NH gerilme titreşimi, adsorplanmış ürenin NH2 gerilme titreşimlerine ait pikler de bazı katalizörlerde bozunma bileşiği olarak gözlenmiştir. Ürenin bozunma bileşiklerinden olan izosiyanat bütün katalizörde görülmekle birlikte en şiddetli pikini %2 Cu/Al2O3 katalizörü üzerinde 250°C sıcaklıkta vermiştir. En fazla sayıda bozunma bileşiği %1 Cu/Al2O3 katalizörü üzerinde 100°C sıcaklıkta alınan spektrumda elde edilmiştir.%1 Cu/Al2O3, %2 Ag/Al2O3, %2 Pt/Al2O3 katalizörlerinin maksimum NOx dönüşümü gösterdikleri sıcaklıklarda alınan spektrumlarda izosiyanat bileşiği görülmüştür. Ayrıca çalışılan katalizörlerde ve tüm sıcaklıklarda amonyak bileşiğinin oluştuğunu söylemek mümkündür. Bu katalizörlerde NOx dönüşümünün azaldığı sıcaklıklardaki spektrumlarda ise melamin pikinin şiddetinin yüksek olduğu görülmüştür. Sonuç olarak çalışılan katalizörlerde ürenin bozunması sonucunda NOx dönüşümü için önemli olan amonyak, izosiyanat ve melamin bileşikleri gözlenmiştir.

Benzin katkı maddesi etil tersiyer bütil eterin sıvı fazda sentezi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi

Yapılan çalışmanın temel amacı, motorlu taşıtlarda kullanılan yakıtların insan ve çevre sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerini azaltabilmek amacıyla çevre dostu benzin eldesinde katkı maddesi olarak kullanılabilecek etil tersiyer bütil eter (ETBE) sentezini gerçekleştirmektir. ETBE'nin sentezlendiği reaktantlardan etanolün yenilenebilir kaynak olması ve tersiyer bütil alkolün ARCO prosesinin yan ürünü olması bu oksijenli bileşiğin sentezlenmesinde önemli rol oynamıştır. Ayrıca ETBE'nin bilinen zararlı bir etkisinin olamaması ve MTBE'nin insan ve çevre sağlığı için zararlı etkilerinin olması yine ETBE'nin tercih edilmesini sağlamaktadır. Yapılan çalışmada ETBE sentezi sıvı fazda, sürekli akış reaktöründe; 343-373 K sıcaklık aralığında, tersiyer bütil alkolün etanol ile Amberlit-15 reçinesi üzerinde reaksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada tersiyer bütil alkol ve etanolün farklı başlangıç konsantrasyonlarının ve farklı reaksiyon sıcaklıklarının ürün dönüşümüne etkisi incelenmiştir. Ürün dönüşümleri, reaksiyon mertebesi ve reaksiyon hızları hesaplanmıştır. Sıcaklığın artması ile ürün dönüşümlerinde artış görülmüştür. Başlangıç TBA konsantrasyonunun artışı ile ürün dönüşüm değerlerinde fazla bir değişim görülmemekle birlikte 353K sıcaklığın üzerinde dönüşümlerde azalma gözlenmiştir. Çalışmada reaksiyon hızının tersiyer bütil alkolün başlangıç konsantrasyonun artması ve sıcaklığın artması ile arttığı görülmüştür. Reaksiyon hız denkleminde TBA mertebesinin yüksek sıcaklıklar (363-373K) için birden küçük ve düşük sıcaklıklarda (343-353K) ise mertebenin bire yakın olduğu bulunmuştur. ETBE eterleşme reaksiyonunun aktivasyon enerjisi düşük sıcaklıklar için 112,5 kJ/mol ve yüksek sıcaklıklar için 51,1 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.

Amberlit-35 katalizörünün gözenek yapısının üç (3D) boyutlu rastgele ağ modeli üzerinden modellenmesi ve ağ boyutu etkisinin incelenmesi

Bu çalışmada: Kaliteli benzin veya çevre dostu benzin eldesinde kullanılan katalizörlerden biri olan Amberlit-35 katalizörünün gözenekliğinin tayini ve fiziksel karakterizasyonu için, bilgisayar ortamında üç boyutlu ağ modeli kullanıldı. Ayrıca, farklı ağ boyutlarında (N=30- 40- 50); gözenek hacim dağılımı, rastgele gözenek ağ görüntüleri ve üç boyutlu ağ görüntüleri üzerindeki etkileri araştırıldı. Çalışmanın ilk aşamasında, gözenekli malzemelerin modellenmesi için Compact Visual Fortran derleyicisi altında çalışan KALINET programı, gözeneklerin üç boyutlu (3-D) rastgele gözenek ağ görüntülerinin farklı kesitleri için kullanılan SECTION programı ve üç boyutlu (3-D) ağ çizimleri için kullanılan KALINET3D programı fortran77'den fortran90'a dönüştürüldü. Programlar; GİNO5.5 ile desteklenip ve CVF (compact visual fortran) derleyicisi altında çalışır hale getirildi. Amberlit-35 katalizörü için gerçekleştirilen civa penetrasyon deneyi sonucunda, Amberlit-35 katalizörünün gözenekliliği 0.30 olduğu hesaplandı. Amberlit-35 katalizörü için penetrasyon 6491-35410 psia basınç aralığında gerçekleştiği gözlenmiştir. Teorik penetrasyon eğrisi her bir basınç aralığındaki gözenek sayıları değiştirilerek deneysel penetrasyon eğrisi ile çakıştırıldı. İlk olarak üç boyutlu ağ modeli; 30x30x30 boyutunda 83700 adet gözenek içeren, gözenek hacim dağılımı belirlendi. Daha sonra farklı ağ boyutlarında, gözenek hacim dağılımı, rastgele gözenek ağ görüntüleri ve üç boyutlu ağ görüntüleri üzerindeki etkilerini karşılaştırmak için, tekrar aynı işlemler 40x40x40-50x50x50 boyutlarında 196800- 382500 adet gözenek içeren ağ modelleri üzerinde denendi. Ağ boyutu üzerinde yapılan değişiklerin, elde edilen sonuçlarda herhangi bir değişime neden olmadığı ve deneysel sonuçlar ile uyumlu oldukları gözlendi. Çalışmanın ikinci kısmında Compact Visual Fortran (CVF) derleyici altında çalışan SECTION programında gözenekli yapılar 3-D boyutlu olarak gözlendi. Compact Visual Fortran (CVF) derleyicisi altında çalışan KALINET3D programı ile gözenekli yapıların yatayla farklı açılarda 3-D boyutlu görüntüleri oluşturuldu. Sonuç olarak: Kaliteli benzin eldesinde kullanılan Amberli-35 katalizörünün gözenekliliğini belirleyen civa porozimetresi yöntemi bilgisayar ortamında, farklı ağ boyutları kullanılarak gerçekleştirildi. Ortalama gözeneklilik 0.30 olarak belirlendi. Bu değer deneysel civa porozimetresinde elde edilen sonuç (0.30) ile uyumlu olduğu gözlendi. Ayrıca, gözenekli yapı üzerinde ağ boyutunun etkisi olmadığı belirlendi.

Biyodizel yan ürünü gliserinin eterifikasyonu ile yüksek kalitede yeni yakıt formülasyonu

Biyodizel, bitkisel ve hayvansal yağların metanol veya etanol ile transesterifikasyon reaksiyonu ile üretilen yağ asidi metil esterlerinin karışımıdır ve son yıllarda motorlu taşıtlarda dizel yakıtına bir alternatif olarak önem kazanmıştır. Gliserin (G), biyodizel üretiminde önemli bir yan üründür ve ancak yüksek kalitede yakıt katkı maddeleri gibi değerli ürünlere dönüştürülebildiği zaman biyodizelin yakıt alternatifi olarak kullanımı değer kazanabilir. Bu çalışmada gliserinin ARCO prosesinde bir yan ürün olan tert-bütil alkol (TBA) ile eterleşme reaksiyonu yüksek kalitede motorlu taşıt yakıtı veya yakıt katkı maddesi üretimi için incelenmiştir. Gliserinin eterleşme reaksiyonu sürekli akışlı bir reaktörde Amberlit-15 ve Amberlit-16 gibi iyon değiştirici reçine katalizörler varlığında yürütülmüştür. Reaksiyon sıcaklığının (80-110ºC), besleme bileşiminin (TBA/G=3/1-8/1) ve alıkonma süresinin (6, 8, 12, 16, 18, 24 g s cm-3) ürün dağılımı üzerine etkisi incelenmiştir. En yüksek gliserin ve TBA dönüşümüne Amberlit-15 katalizörlüğünde reaktanların molar oranları 8/1 ve reaksiyon sıcaklığı 110 ºC olduğu durumda ulaşılmıştır. Yapılan çalışmada mono- eterler, di- eterler ve tri- eter elde edilmiştir. Mono- eter seçiciliğinin diğerlerinden yüksek olduğu tespit edilmiştir. Deney sonuçlarına bakıldığında ürün seçiciliklerinin farklı reaksiyon parametreleri ile değişmediği görülmüştür. Amberlit-16 üzerinde ise katalizörün düşük asiditesine bağlı olarak en yüksek miktarda di- eterler ve tri- eter (istenen ürünler) oluşmuştur.

Hidrojen sülfürün elementel kükürde seçici oksidasyonu için Ni, V, Ce içeren katalizörlerin geliştirilmesi

Claus prosesi termal oksidasyon ve katalitik reaksiyon basamaklarından oluşan elementel kükürt eldesi için kullanılan eski bir yöntemdir. Katalitik basamaktaki termodinamik kısıtlamalardan dolayı yüksek kükürt verimine ulaşılamamaktadır. Bununla birlikte, H2S'ün tek basamak seçici katalitik oksidasyon reaksiyonunda termodinamik kısıtlamalar yoktur. Bu çalışmada, H2S gazının elementel kükürde seçici oksidasyonunda kullanılabilecek, yapısal olarak kararlı, aktif katalizör geliştirilmesi çalışmaları yürütülmüştür.Ni, V, Ce metallerini içeren katalizörler kompleksleştirme (Ni-O, Ni-V, Ni-Ce) ve MCM-41 malzemesine emdirme (Ni@MCM-41, Ni-V@MCM-41, Ni-Ce@MCM-41, Ce-V@MCM-41) olmak üzere iki farklı yöntem ile hazırlanmıştır. Bütün katalizörlerde karışık metal oksitler için eşmolar oran kullanılmış ve MCM-41 destekli katalizörler toplam metal konsantrasyonu kütlece %15 olacak şekilde hazırlanmıştır. Ayrıca, kütlece %10 ve %20 konsantrasyona sahip Ce-V@MCM-41 katalizörler de hazırlanmıştır. Katalizörlerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesi amacıyla karakterizasyon çalışmaları (XRD, BET, Hg-porozimetresi, EDS, SEM, TPR, XPS) yürütülmüştür. Ni-V katalizörünün XRD analizinde Ni2V2O7 karışık metal oksit yapısı belirlenirken Ni-V@MCM-41 katalizöründe MCM-41 yapısına ve metallere ait pikler görülmemiştir. Kompleksleştirme yöntemiyle hazırlanan katalizörlerde yüzey alanı 7-45 m2/g arasında değişirken, MCM-41 destekli katalizörlerde yüzey alanı değeri yaklaşık 10 katı yüksek bulunmuştur. Çalışmanın son aşamasında, Ce-V@MCM-41 katalizörlerinin H2S'ün seçici oksidasyonundaki katalitik aktiviteleri, dolgulu yatak reaktör sisteminde, 200-300 0C sıcaklık aralığında test edilmiştir. Kütlece %15 metal içeren Ce-V(15)@MCM-41 katalizörü 250 0C'de en etkin katalizör olarak belirlenmiştir. Oksidasyon reaksiyonu sonrasında, Ce-V(15)@MCM-41 katalizörünün CeVO4 yapısında değişim olmadığı XRD analizi ile belirlenmiştir.

Trimetil borat ile sodyum borhidrür üretimi

Alternatif enerji kaynaklarından hidrojenin depolanmasında avantaj sağlayan sodyum borhidrürün üretimi için yapılan bu çalışma, iki aşamada yürütülmüştür. İlk aşamada trimetil borat üretimi; ikinci aşamada ise üretilen trimetil borat ile sodyum borhidrür üretimi gerçekleştirilmiştir.İlk aşamada yürütülen trimetil borat üretiminde, borik asit ve kalsiyum klorür miktarı sabit tutulmuş, metanol ise farklı miktarlarda (160-360 ml) kullanılmıştır. Çalışılan sıcaklık aralığı dört kısımda ele alınmış (44-53,5ºC, 53,5-56ºC, 56-62ºC ve 62-65ºC), her bir sıcaklık aralığında elde edilen numunenin trimetil borat içeriği hidroklorik asit kullanılarak B2O3 analiz yöntemiyle (yaş analiz yöntemi), içerdiği fonksiyonel gruplar ise FTIR spektrofotometresiyle belirlenmiştir. Ayrıca, üretilen trimetil borat-metanol azeotropu kalsiyum klorür kullanılarak saflaştırılmış, saflaştırılan numunenin % 98,8 saf olduğu gaz kromotogramından, kütlece % 99,99 trimetil borat içerdiği UV-GB spektrumundan, büyük miktarda trialkil borat ya da bor-oksijen grubu içerdiği ise FTIR spektrumundan belirlenmiştir. Son aşamada ise, farklı metanol miktarlarıyla çalışılan deneylerden geriye kalan ve su tutmak için kullanılmış olan kalsiyum klorürün geri kazanımı incelenmiş ve kütlece % 23,77'sinin geri dönüşümü sağlanmıştır.İkinci aşamada ise, sodyum hidrür ve trimetil boratın otoklav sisteminde değişik sıcaklıklarda (206-274ºC) ve argon basıncı altında (330-690 psi), parafinik yağ ortamında reaksiyona girmesi sağlanarak sodyum borhidrür üretimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ürünün sodyum borhidrür içeriği hidroklorik asit ile B2O3 analiz yöntemi (katı analizi) ve elektrokimyasal analiz yöntemiyle tayin edilmiş ve sodyum borhidrür üretim veriminin % 49,9-83,5 aralığında değiştiği görülmüştür. Bu çalışmalar gözönünde bulundurularak sodyum borhidrür üretimi için belirlenen optimum çalışma koşulları şunlardır; reaksiyon sıcaklığı 240°C, reaksiyon basıncı 483 psi, reaksiyon süresi 120 dk ve süspansiyon ortamı içindeki sodyum hidrür miktarı % 20. Son olarak, saf trimetil borat yerine trimetil borat-metanol azeotropu kullanıldığında reaksiyon basıncının tehlikeli şekilde arttığı ve sodyum borhidrür üretim veriminin % 57 olduğu belirlenmiş; dolayısıyla saf trimetil borat yerine trimetil borat-metanol azeotropunun kullanımının avantajlı olmadığı gözlemlenmiştir.

1010 çeliğinin korozyonunun önlenmesinde inhibitör etkinliğinin ortam parametrelerine bağlı olarak incelenmesi

Asitle yıkama yapılan sistemlerde inhibitör kullanılarak kazan ve borulardaki korozyon önlenebilir. Bu çalışmada 1010 çeliğinin asitle yıkanması sırasında korozyonunun önlenmesi amaçlanmıştır. Kütlece %0,5 HCl çözeltisi içinde 1010 çeliğinin korozyonunu önlemek için çeşitli aminoasitler kullanılmış ve bunların inhibitör verimleri, 20oC-60oC sıcaklık aralığında derişime bağlı olarak belirlenmiştir. L-arjinin, L-metionin, L-asparjin monohidrat, L-histidin, L-leucine, D-valin, D-alanin, D-fenilalanin, glisin, D-L-aspartik asit, L-sistin, L-sistein hidroklorür monohidrat, N-asetil-L-sistein'in etkisi incelenmiştir. Tafel ekstrapolasyonu ve lineer polarizasyon direnci yöntemiyle belirlenen korozyon hızı değerlerinden inhibitör verimleri bulunmuştur.20oC sıcaklıkta 1000 ppm N-asetil-L-sisteinin verimi %82,5, 1000 ppm L-metioninin verimi %78, 5000 ppm D-L-aspartik asitin verimi %72, 5000 ppm L-asparjin monohidratın verimi %72, 5000 ppm L-sistinin verimi %55,5 olarak bulunmuştur. 20oC sıcaklıkta etkili oldukları belirlenen bu inhibitörlerle yüksek sıcaklıklarda çalışılmış ve sıcaklık arttıkça inhibitör verimlerinin azaldığı gözlenmiştir. Kükürt ve azot içeren bu inhibitörlerin diğerlerine göre daha etkili olduğu belirlenmiştir. En iyi korumayı kükürt içeren amino asitlerin sağladığının belirlenmiş olması, bu araştırmanın sonuçlarının daha önce yapılan çalışmalarla uygunlukta olduğunu göstermektedir.Aminoasitlerin metal yüzeyinde adsorplanarak etkili olduğu düşünülerek, adsorpsiyon izotermleri çizilmiş ve genel olarak adsorpsiyon izotermlerinin Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermlerine uyduğu tesbit edilmiştir. Sabit inhibitör derişiminde çizilen Ln I-1/T grafiklerinden aktivasyon enerjileri (Ea) hesaplanmıştır. 1000ppm N-asetil-L-sistein için Ea = 25733 J/mol, 1000 ppm L-metionin için Ea =28400 J/mol, 5000ppm D-L-aspartik asit için Ea=23847 J/mol, 5000ppm L-asparjin monohidrat için Ea=29782 J/mol, 5000 ppm L-sistin için Ea = 15875 J/mol olarak bulunmuştur. İnhibitörsüz ortam için hesaplanan Ea = 7770 J/mol'dür. İnhibitörsüz ortam için elde edilen aktivasyon enerjisi inhibitörlü ortamlar için elde edilen değerden daha düşüktür. Bu durum metalin çözünmesinin zorlaştığını yani korozyonun yavaşladığını göstermektedir.HCl çözeltisinde yüksek verim elde edilen N-asetil-L-sistein ve L-metionin ile H2SO4 çözeltisinde de inhibisyon çalışmaları yapılmış ve sırasıyla %65 ve %71 verim elde edilmiştir.

Gliserinden sıvı faz katalitik reforming yöntemi ile hidrojen üretimi

Biyodizel, enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılan yenilenebilir ve alternatif bir yakıttır. Doğadaki döngü dikkate alındığında CO2 emisyonu petro-dizele göre daha düşüktür. Gliserin ise biyodizel üretimi sırasında elde edilen bir yan üründür. Hayvansal ve bitkisel yağlar kullanılan biyodizel prosesi esnasında, yağların ağırlıkça %10'u gliserine dönüşmektedir. Biyodizel fazla miktarlarda üretildiği zaman, paralel olarak fazla miktarda üretilmiş olacak gliserin için dünya pazarında uygun kullanım alanları bulunmalıdır.Gliserin, hidrojen üretimi için potansiyel bir hammaddedir. Gliserinden buhar reforming (SR) ve sıvı faz katalitik reforming (APR) yöntemleri ile hidrojen üretilebilir. APR diğer yöntemlere göre daha düşük sıcaklıkta gerçekleştiği için hidrojen üretimi sırasında enerji ihtiyacını azaltmaktadır ve su-gazı dönüşüm reaksiyonu için uygun olan sıcaklıkta gerçekleştiğinden tek bir reaktör içerisinde düşük CO miktarlı hidrojen üretimini mümkün kılmaktadır. APR reaksiyonuna göre bir mol gliserolden, yedi mol hidrojen üretilebilmektedir.Bu çalışmanın amacı ise biyodizel yan ürünü olan gliserinden APR yöntemi ile hidrojen üretiminin Pt/Al2O3 katalizör ortamında gerçekleştirilmesidir. Yapılan çalışmalarda, APR reaksiyonuna sıcaklığın etkisi otoklav reaktöründe, besleme akış hızının etkisi ve besleme derişiminin etkisi sürekli sistemde yapılan deneylerle incelenmiştir. Reaksiyon sıcaklığının (160-280oC), besleme akış hızının (0,05- 0,5 mL/dak), besleme derişiminin (kütlece % 5-85 gliserin), ürün dağılımı üzerine etkisi incelenmiştir. Sıcaklık arttıkça, gaz içindeki hidrojenin % 71'ten, % 44'e düştüğü, CO2 içeriğinin ve diğer hidrokarbonların arttığı görülmüştür. Gaz üretim hızını maksimum yapan besleme akış hızı, 0,1 mL/dak olarak bulunmuştur. Gliserin konsantrasyonu azaldıkça gaz üretim hızının ve hidrojen içeriğinin daha yüksek olduğu bulunmuştur.

Yarı-kesikli polimer reaktörünün optimizasyonu ve kontrolü

Yapılan bu çalışmada, yarı kesikli soğutma ceketli bir stiren polimerizasyon reaktöründe sıcaklık kontrolü incelenmiştir. Reaktörde stirenin serbest radikalik çözelti polimerizasyonu gerçekleştirilerek, istenen kalitede (dönüşüm ve molekül ağırlığı) polistiren elde edilmesi hedeflenmiştir. Yarı-kesikli polimer reaktörleri son zamanlarda sürekli ve kesikli reaktörlere alternatif olarak üzerinde çalışmaların sürdüğü reaktörlerdir. Polimerizasyon reaktörlerinde, fizikokimyasal etkileşimlerin karmaşıklığından ve polimerizasyon reaksiyonların kinetiğinden dolayı karmaşık ve doğrusal olamayan bir davranış gözlenir. Proses dinamiğinin ve polimer reaktörünün doğrusal olmayan davranışının anlaşılamamasının yanı sıra, kaliteyi arttırıcı iyi yapılandırılmış bir kontrol sisteminin eksikliği de polimer tesisinin başarısını tamamen azaltmaktadır.Polimerizasyon reaksiyonları ekzotermik olduğu için reaksiyon esnasında büyük miktarlarda ısı açığa çıkmaktadır. Reaktör içi sıcaklık artışı ise polimer kalitesini etkilediğinden reaktör içi sıcaklığı kontrol edilmelidir. Sistemde sıcaklık kontrolü için kendinden ayarlamalı (self-tuning) PID kullanılmıştır ve denetici parametreleri geleneksel yöntemlerle çözümü zor veya imkansız problemlerin çözümünde kullanılan bir optimizasyon metodu olan Genetik Algoritma (GA) ile bulunmuştur.Yapılan çalışma teorik ve deneysel olmak üzere iki aşamadan oluşmuştur. Yapılan teorik çalışma ile stirenin yarı-kesikli polimerizasyon reaksiyonu için kütle ve enerji denklikleri kurulup, besleme akış hızı profil denklemi elde edilmiştir. Tüm bu veriler bilgisayar programına girilerek sistemin simülasyon programı tamamlanmıştır. Nesil sayısı, çaprazlama ve mutasyon olasılığı gibi GA'nın çalışma performansını doğrudan etkileyen parametreler için bir dizi teorik çalışma gerçekleştirilmiş ve genetik algoritmanın uygunluk fonksiyonu olarak hatanın mutlak değerinin integrali (IAE) seçilmiştir. Kendinden ayarlamalı PID denetici parametreleri deneysel sistemde kullanılmak üzere GA ile belirlenerek seçilen koşullarda deneyler gerçekleştirilip teorik sonuçlarla karşılaştırılıp yorumlanmıştır. Yapılan çalışma neticesinde GA ile kendinden ayarlamalı PID deneticinin, yarı-kesikli polimer reaktör sıcaklığını başarıyla kontrol ettiği sonucuna ulaşılmıştır.

Bacıllus amylolıquefacıens ile α-amilaz üretiminin katı substrat fermantasyonu ile incelenmesi

ÖZETYüksek Lisans TeziBACILLUS AMYLOLIQUEFACIENS İLE α-AMİLAZ ÜRETİMİNİN KATI SUBSTRATFERMANTASYONU İLE İNCELENMESİVeyis SELENFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa: 72Bu çalışmada Bacillus amyloliquefaciens NRRL B-645 ile α-amilaz üretimi için ortamparametrelerinin etkisi ve optimum enzim üretim ortamı katı substrat fermantasyonundaincelenmiştir. Katı substrat olarak fındık küspesi kullanılmıştır. Çalışmada öncelikle organik veinorganik azot kaynaklarının α-amilaz üretimi üzerine etkisi incelenmiş ve daha sonra, karbonkaynağı miktarı, CaCl2.2H2O, MgSO4.7H2O, KH2PO4, NaCl, EDTA, ekim konsantrasyonu,fermantasyon sıcaklığı, karıştırma hızı ve başlangıç pH'sı gibi parametrelerin etkisiaraştırılmıştır.Organik azot kaynaklarının, inorganik azot kaynaklarına nazaran enzim aktivitesiüzerinde pozitif etkiye sahip olduğu görülmüştür. İnorganik azot kaynaklarından NaNO3'ınenzim üretimine negatif bir etki yaparak aktiviteyi düşürdüğü belirlenmiştir. Ortam bileşimininyanı sıra fiziksel parametrelerden sıcaklığın ve karıştırma hızının da enzim aktivitesi üzerindeetkili olduğu sonucuna varılmıştır.Yapılan optimizasyon çalışması sonucunda maksimum enzim üretimi (4531 IU) 20 g/lfındık küspesi, 5 g/l pepton, 2.5 g/l yeast ekstrakt, 5 g/l (NH4)2SO4 içeren fermantasyonortamında, 33 ºC ve 150 rpm karıştırma hızında elde edilmiştir. Diğer ortam bileşenlerinin(CaCl2.2H2O, MgSO4.7H2O, KH2PO4, NaCl, EDTA gibi.) ise enzim üretimi üzerine önemli biretkisinin olmadığı belirlenmiştir. Bu durum mikroorganizmanın farklı ortamlarda ihtiyaçduyduğu bu elementlerin doğal substrattan ve musluk suyundan karşıladığını göstermektedir.Anahtar Kelimeler : α-Amilaz, Mikrobiyal enzim üretimi, B. amyloliquefaciens, Katısubstrat fermantasyonu.

Karbondioksit aktivasyonu ile metandan hidrojen üretimi reaksiyonunun MCM-41 destekli katalizörlerde incelenmesi

Metanın karbondioksit aktivasyonuyla sentez gazı üretim reaksiyonu, metan ve karbondioksitin kullanılabilir kimyasal ürünlere dönüşümü nedeniyle önemli bir reaksiyondur. Bu çalışmada yüksek yüzey alanına sahip ve mezogözenekli MCM-41 destekli nikel ve nikel-rodyum katalizörlerin metanın kuru reform reaksiyonuna gösterdikleri aktiviteleri incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, farklı Ni/Si oranında Ni-MCM-41 katalizörleri doğrudan hidrotermal sentez yöntemiyle hazırlanmıştır. Rodyum ise emdirme yöntemiyle Ni-MCM-41 katalizörünün yapısına ilave edilmiştir. Metanın kuru reform reaksiyonunda test edilecek olan katalizörler reaksiyondan önce H2 gazı akışında indirgenmişlerdir. Hidrotermal sentezin son basamağı olan kalsinasyon işleminden sonra ve indirgeme işleminden sonra olmak üzere, hazırlanan katalizörlerin yapı ve fiziksel özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla XRD, BET yüzey alanı, EDS ve SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Metanın kuru reform reaksiyonunun gerçekleştirilebilmesi amacıyla dolgulu kolon reaktör sistemi kurulmuştur. Gaz analizleri reaktör çıkışına doğrudan bağlı olan gaz kromatograf ile yapılmıştır. Metanın kuru reform reaksiyonunda test edilen katalizörlerin katalitik test sonuçları metan ve karbondioksit dönüşümü, hidrojen ve karbon monoksit seçiciliği ve verimleri yardımıyla değerlendirilmiştir. Ni-MCM-41(0,2)-İ-TB katalizöründe ilk andaki CO2 dönüşümünün (0,41) metan dönüşümünden (0,31) ve CO veriminin (0,72) H2 veriminden (0,50) daha yüksek olması ters su gazı reaksiyonu ile açıklanabilir. Ni-MCM-41(0,2)-İ-TB katalizörünün 25 saat süreyle metanın kuru reform reaksiyonundaki katalizör ömrü araştırılarak, 25 saat sonunda katalizörün aktifliğini tam olarak kaybetmediği ve 25. saatin sonunda metan dönüşümünün 0,10 olduğu belirlenmiştir. Rodyumun emdirme yöntemiyle Ni-MCM-41(0,2)-İ katalizörünün yapısına eklenerek, katalizörün aktivitesinin arttırılabildiği görülmüştür.

Propanın seçici oksidasyonu ile propilene dönüşümü reaksiyonu için SBA-15 ve MCF destekli katalizör geliştirilmesi

Bu çalışmada, yüksek yüzey alana sahip, mezogözenekli, V,Ce temelli katalizörler hazırlandı. V, Ce temelli katalizörler propanın propilene seçici oksidasyonu gibi reaksiyonlarda aktif özellik göstermektedir. Yüksek yüzey alanı, kontrol edilebilir gözenek yapısı ve termal kararlılığı ile araştırmacıların ilgisini çeken mezogözenekli SBA-15 ve MCF malzemeleri katalizör destek maddesi olarak kullanılmıştır. SBA-15 malzemesinin sentez şartlarının belirlenebilmesi amacıyla ön çalışmalar yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucuna göre en uygun sentez şartı belirlenmiş ve tekrarlanabilirliği sağlanmıştır. SBA-15 sentez şartlarından farklı olarak gözenek büyütücü kimyasal kullanılarak hazırlanan MCF sentezi gerçekleştirilmiştir. SBA-15 ve MCF destek maddeleri üzerine emdirme (imregnation) ve doğrudan (hidrotermal) sentez yöntemleri kullanılarak, seçici oksidasyon reaksiyonlarında birçok avantaja sahip olan V ve Ce metalleri karışık ve tekli olarak yüklenmiştir. Malzemelerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla karakterizasyon çalışmaları yürütülmüştür. SBA-15 ve MCF malzemesinin karakteristik yapısını gösteren üç ana pik X-ışını kırınım desenlerinde görülmüş ve BET yüzey alanları 924 m2/gr ve 932 m2/g olarak bulunmuştur. SBA-15 malzemesinin N2 adsorpsiyon analizi sonucu bulunan gözenek çapı ve gözenek duvar kalınlığı ile MCF malzemesinin hücre ve pencere boyutlarının literatür ile tutarlı sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan metal içerikli SBA-15 malzemelerinin XRD analizlerinde SBA-15 malzemesinin karakteristik üç ana pikinin korunduğu gözlemlenirken, doğrudan sentez yöntemi ile hazırlanan malzemelerde karakteristik pikler görülmemiştir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan V-Ce karışık metal oksit içerikli SBA-15 malzemesinde CeVO4 kristal yapısına ait pikleri mevcuttur. SBA-15 ve MCF üzerine emdirme yöntemi ile hazırlanan malzemelerin yüzey alanı düşerken, doğrudan sentez yöntemi ile hazırlanan malzemelerin yüzey alanı değişmemiştir. Saf halleri ile karşılaştırıldığında, her iki destek madde kullanılarak, emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin gözenek boyutlarının düştüğü, doğrudan sentez yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin yaklaşık olarak değişmediği bulunmuştur.

Alkali sodyum borhidrür çözeltisinden katalitik hidrojen üretimi

Hidrojenin kimyasal olarak depolanması mümkün olan maddelerden en önemlisi sodyum borhidrürdür. Sodyum borhidrürden (NaBH4) hidroliz yoluyla hidrojen gazı üretimi için uygun katalizörler kullanılarak kontrollü hidrojen üretimini sağlayan sistemlerin geliştirilmesi güncel bir araştırma konusudur. Yapılan bu çalışmada, NaBH4'ün alkali çözeltisinden kontrollü hidrojen üretimi amaçlanmıştır. NaBH4 ve alkali çözelti konsantrasyonunun, katalizör tipinin (3,2 mm çaplı ticari silindirik alümina pelletler üzerine kaplanmış ağırlıkça % 0,5 ve % 1,0'lik Platin, % 0,5'lik Rutenyum, % 0,5'lik Paladyum ve % 0,5'lik Rodyum), katalizör miktarının, çözelti akış hızının ve sıcaklığın hidrojen üretimine olan etkileri incelenmiştir. Yapılan ön deneylerde, hidrojen üretimi artan NaBH4 konsantrasyonu ve katalizör miktarı ile çok az bir şekilde artmıştır. Bundan dolayı daha sonra yapılan bütün deneylerde 0,6*10-4 g/ml NaBH4 ve 3 g katalizör kullanılmıştır. NaOH konsantrasyonu % 1 - 15 (a/a) aralığında değiştirilmiştir ve en yüksek hidrojen üretim hızı % 10'luk NaOH konsantrasyonunda gözlenmiştir. Ayrıca, hidrojen üretimi artan çözelti akış hızı ve sıcaklıklarla da artmıştır. Benzer hidrojen üretim hızları bütün katalizör tipleri için gözlenmiştir. Düşük maliyetinden dolayı bu çalışma sonucunda, % 0,5'lik Pt katalizör tercih edilmiştir. % 64-85 aralığında değişen oranlarda hidrojen üretim verimi gözlenmiş ve aralarında büyük bir fark olmadığı görülmüştür. Ayrıca her bir katalizör için hidrojen üretiminin en fazla olduğu NaOH konsantrasyonları da belirlenmiştir.

Nitratın çeşitli topraklardaki adsorpsiyon ve taşınımının incelenmesi

NİTRATIN ÇEŞİTLİ TOPRAKLARDAKİ ADSORPSİYONVE TAŞINIMININ İNCELENMESİTuba ÖZDEMİRFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıÖZETBu çalışmada nitratın çeşitli toprak (kumlu, kireçli ve killi) örnekleri üzerine adsorpsiyonu kesiklisistemde ve dolgulu kolonda araştırılmıştır. Kesikli sistem deneysel çalışmaları üç farklı boyutaralığındaki (2.36-1.18, 1.18-0.6 ve 0.6-0.36 mm) toprak örnekleriyle 25-500 mg/L konsantrasyonaralığında değişen başlangıç nitrat çözeltileri, farklı sıcaklık değerleri (15, 25, 35 ve 45 ºC) ve 25-120rpm aralığında farklı çalkalama hızları kullanılarak yürütülmüştür. rad, qden ve % adsorpsiyon değerlerininbaşlangıç nitrat konsantrasyonu artışıyla arttığı belirlenmiştir. Sıcaklık artışıyla dengede adsorplanannitrat miktarı, adsorpsiyon ilk hızı ve % adsorpsiyon'un azaldığı gözlenmiştir. Diğer taraftan partikülboyutunun küçülmesi ile adsorpsiyon hızının arttığı belirlenmiştir. Kullanılan toprak örneklerinintümünde nitrat adsorpsiyonunun Freundlich adsorpsiyon modeliyle iyi bir uyum sergilediği gözlenmiştir.Bütün toprak örnekleri için adsorpsiyon prosesinin ekzotermik olduğu gözlenmiştir. Kullanılan toprakörneklerinin tümünde nitrat adsorpsiyonunun pseudo ikinci dereceden hız eşitliği ile uyumlu olduğubelirlenmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında ise nitratın kum ve kireçli toprak örnekleri üzerine adsorpsiyonu 25ºC sabit sıcaklıkta, 10-60 ml/dak aralığındaki farklı sıvı akış hızları, farklı dolgu yükseklikleri (15, 30, 45ve 60 cm) ve 50, 100 ve 200 mg/L nitrat giriş konsantrasyonuna sahip nitrat çözeltileri kullanılarakdolgulu kolonda yürütülmüştür. Sıvı akış hızının artışıyla her iki toprak örneği için de nitrat adsorpsiyonhızının azaldığı görülmüştür. Kolon yüksekliği artışıyla her iki toprak örneği için de nitratın kolonçıkışında geciktiği ve dolayısıyla nitrat adsorpsiyonunun arttığı belirlenmiştir. Nitratın kolona girişkonsantrasyonunun adsorpsiyon hızı üzerine her iki toprak örneği için de fazla etkisi olmadığıbulunmuştur. Dolgulu kolon çalışmalarından elde edilen veriler Adam-Bohart ve Yoon-Nelson sabityatak modellerine uygulanarak yatak karakteristik parametreleri bulunmuştur. Adam-Bohart modelinegöre yüksek akış hızlarında yatak performansının iyi olmadığı gözlenmiştir. Ayrıca Yoon-Nelsonmodelinin nitratın dolgulu kolonda adsorpsiyonunda kireçli toprak örnekleri için daha iyi bir modeleşitliği olabileceği belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Nitrat, Toprak, Adsorpsiyon, Adsorpsiyon İzotermleri, Dolgulu Kolon, Modelleme

Kayısının osmotik dehidrasyonu ve kurutmaya etkisi

ÖZETYüksek Lisans TeziKAYISININ OSMOTİK DEHİDRASYONU VE KURUTMAYA ETKİSİAyşe İSPİRFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa: 104Bu çalışmada kayısının osmotik dehidrasyonu ve kurutulması çalışıldı. Bu amaçla farklıosmotik ortamlar hazırlandı. Farklı osmotik madde, çözelti konsantrasyonu, sıcaklık, örnek/çözeltioranı, zaman, örnek geometrisi, ön işlem, çalkalama, kesikli-sürekli işlem gibi çeşitli parametrelerinetkisi araştırıldı. Osmotik dehidrasyon sırasında meydana gelen su kaybı ve katı kazanımı için etkindifüzivite, kütle transfer katsayısı ve denge dağılım katsayısı hesaplandı. Daha sonra, non-lineerregresyon kullanılarak, bu katsayılar üzerine işlem parametrelerinin etkisi modellendi.Osmotik olarak dehidre edilen kayısılar 75 oC sabit sıcaklıkta kurutuldu. Kuruma kinetikleriincelendi. Tüm parametreler için etkin difüzyon katsayısı hesaplandı.Deneysel sonuçlar sürekli metodun kesikli metoda göre daha iyi olduğunu ve çalkalamanınetkisinin önemsiz olduğunu gösterdi. Su kaybı ve katı kazanımı, çözelti konsantrasyonunun, sıcaklığınve işlem süresinin artmasıyla, örnek/çözelti oranının ve örnek geometrisinin azalması ile artmıştır. Önişlem uygulaması ise su kaybı ve katı kazanımını azaltmıştır.Büzülme sonuçları, nem içeriğindeki azalma ile kayısının hacim, çap, uzunluk veyoğunluğundaki değişimin geleneksel kurutmaya göre daha az olduğunu gösterdi.Anahtar Kelimeler: Kayısı, osmotik dehidrasyon, kurutma, büzülme, kinetik, modelleme

Bor karbür üretimi ve karakterizasyonu

Bor mineralleri insanlık tarihi boyunca kullanılmıştır. Bugün, dünya ölçüsünde bilimsel ve teknolojik gelişimlerin getirdiği çağdaş uygulamalara baktığımızda bor ürünlerinin 200'ü alternatifsiz olmak üzere 250'yi aşkın malzemede kullanıldığını görmekteyiz. Bu bakımdan, bor mineralinden hammadde girdisi olarak başlayan uygulama ve etkinlikler pek çok sektör ve teknoloji alanını yakından ve doğrudan ilgilendiren bir ?tekno-ekonomik? unsur haline gelmiştir. Bor karbürün temel maddelerinden olan borun dünya rezervlerinin % 72'sinin Türkiye'de bulunması, rafine borların katma değerinin yüksek olması ve ülkemizin dünya teknolojik gelişmesinde yer alması için yapılan çalışma önemlidir.Bu çalışmada bor karbür üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bor karbürün yüksek sertliği, birçok kimyasal reaksiyona karşı dayanımı ve düşük yoğunluğu önemli özelliklerindendir. İçerik bakımından yaklaşık % 80 Bor ihtiva eden bor karbür yüksek ergime noktası, iyi kimyasal ve fiziksel kararlığından dolayı nötronların absorbe edilmesinde etkin ve ekonomik kullanıma sahiptir. Bor karbür askeri araçlarda zırh plakaları, uzay mekikleri, kimyasal korozif ortamlar, nükleer sanayi gibi pek çok alanda kullanılır.Sanayide Bor Karbür üretimi; 2600°C'de karbonlu direnç fırınında reaksiyona sokulması veya Susuz borik asit, grafit veya kok tozu ile ark ocağında birlikte ergitilmesiyle elde edilmektedir. Bu çalışmada üretim için iki farklı giriş maddesi kullanılmıştır. İlk olarak borik asit ve polivinil alkol'den Sol-Jel tekniği ile elde edilen ara ürün 750oC'de azot gazı ortamında piroliz edilerek, bor karbür ön maddesi üretilmesi planlanmıştır. Deneysel çalışmada ilk olarak polimerden seramiğe dönüşüm esnasında polivinil alkol içeren borun termal bozunma prosesi ile 3 oC/min, 5 oC/min, 20 oC/min ısıtma hızlarında TGA ve DSC çalışmaları yapılmıştır. Piroliz esnasında bekleme sıcaklıklarının ve bekleme sürelerinin etkilerini incelemek üzere son seramik ürünün XRD, FTIR analizleri yapılmıştır. Azot gazı ortamında, 3 oC/min ısıtma hızında, 750 oC'de, 3 saat piroliz edilen ürünlerin bor karbür üretimine elverişli oldukları gözlenmiştir. Ayrıca sitrik asit ve borik asitten de bor karbür üretmek için çalışmalar yapılmıştır. Elde edilen numunelerin 3 oC/min, 5 oC/min, 10 oC/min, 20 oC/min ısıtma hızlarında TG-DTA, XRD analizleri yapılmıştır. 1400 oC'de argon gazı ortamında 2 saat bekleme süresinde ısıtılarak B4C elde edilmiştir.

Alkali çözeltilerden sodyum borhidrür ekstraksiyonu

Hidrojen depolanmasında, yüksek hidrojen depolama kapasitesi nedeniyle diğer metal hidrürlerden ayrılan ve bu sebeple son derece önemli olan sodyum borhidrürün üretiminde iki proses öne çıkmaktadır. Bunlar Schlesinger Prosesi ve Bayer Prosesleri'dir. Her iki proseste de üretilen sodyum borhidrürün uzun süre kararlı kalabilmesi için alkali bir ortamda (NaOH çözeltisi) bulunması gerekmektedir. Aksi takdirde havadaki nemden etkilenerek sodyum borhidrürün dehidrat yapısı oluşmaktadır. Sulu ortamlarda ise hidroliz reaksiyonu gerçekleşerek kontrolsüz H2 gazı açığa çıkmaktadır. Üretimde eğer sodyum borhidrür saf olarak elde edilmek isteniyorsa mutlaka alkali ortamdan uzaklaştırılması gerekmekte ve bu noktada ekstraksiyon işlemi önem kazanmaktadır.Ekstraksiyon işleminde saflaştırılmak istenen maddenin rafinat faz ve ekstrakt fazda kantitatif olarak analiz edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle bu çalışmanın ilk aşamasında literatürde verilen sodyum borhidrür analiz yöntemleri araştırılmış ve en fazla kullanılan üç yöntem olan iyodometrik yöntem, spektrofotometrik yöntem ve voltametrik yöntem deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Her bir analiz yöntemi için kalibrasyon eğrileri oluşturulmuş ve alkali ortamda bilinen miktarlarda sodyum borhidrür içeren çözeltiler kullanılarak yöntemlerin uygulanabilirliği incelenmiştir. Bu kapsamda yapılan çalışmalar sonucunda ise analiz metodu için en hızlı ve en doğru sonucu veren voltametrik yöntemin kullanılması kararlaştırılmıştır.Çalışmanın ikinci aşamasında ise ekstraksiyon deneyleri yapılmış, farklı sodyum borhidrür konsantrasyonu, ekstraksiyon süresi, çözücü/besleme çözeltisi hacim oranı ve sıcaklığın ekstraksiyon verimi üzerine olan etkileri incelenmiştir.Sonuç olarak, alkali ortamdan sodyum borhidrür ekstraksiyonunda, çalışma koşullarına bağlı olarak, ekstrakt fazına kütlece %65 - 99 değerinde sodyum borhidrürün alınması sağlanmıştır.

Atık sularda karbon aerojel ile ağır metal tutunması

Bulunduğumuz teknoloji çağında nüfusun hızla artması, sanayi ve tabi ki bilinçsizce doğaya bırakılan atıklar nedeni ile ekosistemimiz hızla kirlenmektedir. Bu kirliliğin en büyük nedenlerinden birisi de çevreye verilen ve içerisinde metal elementleri bulunan katı atıklar ve atık sularıdır. Metalik kirleticiler, organik kirleticiler gibi kimyasal ve biyolojik yollarla parçalanamazlar. Atık sulardaki metal kirliliğini gidermek için kullanılan yöntemlerden birisi, ağır metallerin adsorpsiyonudur.Bu çalışmada karbon aerojel ile kobalt iyonunun adsorpsiyonu araştırılmıştır. Bu amaçla araştırmada öncelikle karbon aerojel üretimi yapılmıştır. Sol - jel yöntemi ile farklı resorsinol /formaldehit, resorsinol/su mol oranlarında çalışılarak elde edilen aquajellerden, CO2 ile süper kritik şartlarda kurutma yapılarak aerojel elde edilmiştir. Elde edilen aerojellerden 950 °C'da piroliz işlemine tabii tutularak üretilen karbon aerojellerin arasından maksimum yüzey alanına sahip (466 m2/g) olan numuneler adsorpsiyon çalışmasında kullanılmıştır. Üretilen karbon aerojelin yüzey özelliğini incelemek amacıyla X- ışını analizi yapılmıştır.Kesikli sistem içerisinde Co (II) iyonunun ticari karbon aerojel üzerinde adsorpsiyonunda; temas süresi, pH, adsorban dozajı, sıcaklık, başlangıç konsantrasyonlarının etkisi incelenmiştir.Sıcaklık artışı ile adsorpsiyonun artmasından dolayı kimyasal adsorpsiyonun gerçekleştiği, ayrıca Co (II) iyonunun adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile uyum içinde olduğu gözlenmiştir.Cevap-yüzey metodu yaklaşımı ile adsorpsiyon sürecine önemli etkisi olan; pH, adsorban dozajı ve sıcaklık bağımsız değişken olarak seçilmiştir. İstatistiksel ikinci dereceden çok terimli denklem kullanılarak parametrelerin etkisinin Box-Wilson deneysel tasarım metoduna göre maksimizasyonu yapılmıştır. Co(II) için maksimum adsorpsiyon yüzdesi 94,63 olarak bulunduğu durumda, adsorban konsantrasyonu, pH ve sıcaklık değerlerinin sırasıyla 0,16 g adsorban/50mL çözelti, 9,92, ve 68,1°C olduğu belirlenmiştir. Ticari ve üretilen karbon aerojel ile optimum şartlarda yapılan adsorpsiyon deney sonuçlarına göre adsorpsiyon yüzdesi sırasıyla 91,58 ve 65,77 bulunmuştur.Optimum şartlarda adsorpsiyon deneylerinde kullanılan ticari karbon aerojeli çözeltiden filtre ile süzülmüş, filtrede kalan kobalt yüklü karbon aerojelden kobalt iyonlarının desorpsiyonu H2SO4, EDTA, HCl ve Na2CO3 nin 1M /50 mL çözeltileri ile incelenmiştir. Desorpsiyon yüzdesinin çok düşük olduğu (%7,09?0,9) belirlenmiştir. Bu sonuçlar da Co (II) iyonunun karbon aerojel üzerinde adsorpsiyonunun kimyasal adsorpsiyon olduğu sonucunu desteklemiştir.

Odunun kurutulmasının deneysel ve matematiksel incelenmesi

ÖZETYÜKSEK LİSANS TEZİODUNUN KURUTULMASININ DENEYSEL VE MATEMATİKSEL OLARAKİNCELENMESİFatma BAKIRFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıAğaç kullanıldığı birçok alanda geçmişten günümüze önemini hiçbir zamanyitirmemiştir. Ancak farklı etkenlerden dolayı dünya ormanlarının büyük bir kısmı yokolma tehlikesi altındadır. Bu durum ağaç kaynaklarını daha özenli kullanmayıgerektirmekte ve ağaç endüstrisinde yüksek kalitede ürün elde etmeyi daha önemlikılmaktadır. Bu da ancak üretim yapılmadan önce ağacın belli nem değerinin altınakadar kurutulmasıyla mümkündür.Bu çalışmada ülkemizde ağaç malzeme endüstrisinde yaygın olarak kullanılançam, kayın, kavak ve ceviz ağaçları laboratuar ortamında, tepsili kurutucuda sabit havahızı ve sıcaklıkta kurutuldu. Deneyleri yapmak için her bir ağaç türünde beş numunealındı. Her bir ağaç türünden beş farklı numune için nem kaybının, kuruma hızının, ısıve kütle aktarım katsayılarının zamanla değişimi incelendi. Nem miktarlarınınbeklenildiği gibi zamanla azaldığı gözlendi. Kurutma hızı, ısı ve kütle taşınımkatsayıları da nem miktarına ve dolayısıyla da zamana bağlı olarak azaldıkları gözlendi.Taşınımla olan ısı aktarım katsayısı iki şekilde hesaplandı. Şöyle ki ; `verilen ısı neminbuharlaşması için aldığı ısıya eşittir.' İlkesinden türetilen amprik denklemden veHeissler grafiği kullanımından iki farklı yöntemle elde edilen ısı taşınım katsayılarıbirbiriyle kıyaslandı ve birbirleri arasındaki uyumun iyi olduğu gözlendi. Kurutmaişlemlerinde daha önceden belirlenmiş, optimum hava akım hızı ve sıcaklığı kullanıldı.Anahtar Kelime : Kurutma, Odun, Isı Transfer Katsayısı

Büyükbaş hayvan dışkısından biyogaz üretimi

Bu çalışmada biyogazın inek dışkısından üretiminde en uygun koşulların belirlenmesi için iki set deney yapılmıştır. Bağımsız değişkenler birinci set deneylerde özümleyici miktarı ve pH iken ikinci set deneylerde katı yüzdesi ve pH olarak belirlenmiştir.Çalışmalar kesikli sistemde 14 adet 250 mL'lik cam reaktörler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deney koşulları Box-Wilson Deneysel Tasarım yöntemine göre belirlenmiştir. Çalışma sırasında alınan deneysel bulgular da Design Expert 7.0.0. programı kullanılarak analiz edilmiştir.Birinci set deneylerde inek dışkısının aerobik dönüşümünde özümleyici miktarı ve pH'ın asetik asit miktarındaki değişime, gaz oluşum hızına ve günlük giderilen uçucu madde yüzdesine etkisi incelenmiştir. Özümleyici miktarı 50-150 gram, pH ise 6,8-7,8 aralığında (sıcaklık, katı yüzdesi sabit) değiştirilmiştir. Yapılan analizlerin Design Expert 7.0.0. programında istatistiksel analizi sonucunda her bağımlı değişken için model denklikleri ve en uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Büyükbaş hayvan dışkısından biyogaz üretimi için en uygun pH'ın 7,37, özümleyici miktarının ise 108,17 gram (1,67 g özümleyici/g dışkı) olduğu belirlenmiştir.İkinci set deneylerde inek dışkısının aerobik dönüşümünde katı yüzdesi ve pH'ın asetik asit miktarındaki değişime, gaz oluşum hızına ve günlük giderilen uçucu madde yüzdesine etkisi incelenmiştir. Katı yüzdesi %4-%12, pH ise 6,90-7,50 aralığında (sıcaklık, özümleyici miktarı sabit) değiştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda her bağımlı değişken için model denklikleri ve en uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Büyükbaş hayvan dışkısından biyogaz üretimi için (sıcaklık, özümleyici miktarı sabit) en uygun pH'ın 7,22, yüzde katının ise %8,07 olduğu belirlenmiştir.

Buğday kepeği ile reaktif mavi 19 ve reaktif sarı 145 boyalarının adsorpsiyonu

ÖZETYüksek Lisans TeziBUĞDAY KEPEĞİ İLE REAKTİF MAVİ 19 VE REAKTİF SARI 145 BOYALARININADSORPSİYONUFatma ÇİÇEKFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim Dalı2007, Sayfa: 70Bu çalışmada buğday kepeği kullanılarak sulu çözeltilerden Reaktif Mavi 19 (RM19) veReaktif Sarı 145 (RS145) boyarmaddelerinin adsorpsiyonu incelenmiştir. RM19 ve RS145boyarmaddelerinin adsorpsiyon verimi üzerine çözelti pH'ı ve sıcaklığı, başlangıç boyarmaddekonsantrasyonu, adsorbent dozu ve partikül boyutu gibi parametrelerin etkisi araştırılmıştır.RM19 ve RS145 boyarmaddelerinin adsorpsiyonu için dengeleme süresi sırasıyla 1830ve 1710 dakika olarak tespit edilmiştir. RM19 ve RS145 boyarmaddelerinin adsorpsiyon verimipH ile önemli ölçüde değişmekle birlikte, her iki boyarmadde için maksimum renk giderimiasidik pH'larda gözlenmiştir ve optimum pH 1.5 olarak belirlenmiştir. Her iki boyarmaddeninyüzde giderimi başlangıç boyarmadde konsantrasyonunun ve adsorbent boyutunun azalmasıyla,adsorbent dozunun artmasıyla artmıştır. 100 mg/L'lik RM19 çözeltisinin 500 ml'si 0.5 g buğdaykepeği ile 20 oC, pH 1.5 ve optimum sürede temas ettirilerek mevcut RM19 boyarmaddesinin %87.38'i giderilmiştir. Aynı şartlarda RS145'in % 90.31'i giderilmiştir.Diğer taraftan farklı sıcaklıklarda (20, 40 ve 60 oC) gerçekleştirilen deneylerin sonuçlarıLangmuir ve Freundlich izotermlerine uygulanmıştır. Deneysel sonuçların Freundlicheşitliğinden çok Langmuir eşitliğine uyduğu bulunmuştur. İzoterm denklemlerinden hesaplanansabitler, RM19 ve RS145 boyarmaddelerinin adsorpsiyon veriminin sıcaklık ile arttığınıgöstermektedir. RM19 boyarmaddesi için buğday kepeğinin maksimum adsorpsiyonkapasitesinin (qmax) 20, 40 ve 60 oC'deki değerleri Langmuir eşitliğinden sırasıyla 97.09, 104.17ve 117.65 mg/g olarak hesaplanmıştır. RS145 boyarmaddesi için yukarıdaki sıcaklıklardahesaplanan qmax değerleri sırasıyla 125, 147.06 ve 196.08 mg/g'dır. Çalışmanıngerçekleştirildiği sıcaklık aralığında prosesin entalpi değişimi (∆Ho) RM19 ve RS145boyarmaddelerinin adsorpsiyonu için sırasıyla 17.98 ve 1.37 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.Prosesin entalpi değişiminin pozitif işaretli olması ve qmax'ın sıcaklıkla artması RM19 ve RS145boyarmaddelerinin buğday kepeği ile adsorpsiyon prosesinin endotermik olduğunugöstermektedir.RM19 ve RS145 boyarmaddelerinin adsorpsiyonuna ilişkin olarak hesaplanan serbestenerji değişimi (∆Go) değerleri negatif işaretlidir ve mutlak değerleri sıcaklıkla artmaktadır.RM19 ve RS145 boyarmaddelerinin buğday kepeği ile adsorpsiyonunda elde edilen sonuçlar I.ve II. derece kinetik modellere uygulanarak prosesin hız sabitleri hesaplanmıştır. Elde edilensonuçların I. derece kinetik modelden çok II. derece kinetik modele uyduğu gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Reaktif Mavi 19, Reaktif Sarı 145, Boyarmadde, Adsorpsiyon,Buğday Kepeği.

PEM yakıt hücresi katodunda kullanılmak üzere platin bazlı üçlü katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi

Yakıt hücreleri kimyasal enerjinin yüksek verimde kullanılabilir elektrik enerjisine dönüşümünü sağlayan cihazlardır. Geliştirilmiş birçok farklı tipteki yakıt hücresi içinden PEM (polimer elektrolit membran) yakıt hücresi, düşük sıcaklıklarda çalışması (genellikle 80-90 C°), korozyona dayanıklı oluşu ve az hacim kaplaması gibi avantajları sayesinde ulaşım araçlarında enerji kaynağı olarak kullanılmak için en uygun adaydır. PEM yakıt hücresinin ticari yaygınlık kazanmasının önünde duran en büyük engellerden biri oldukça pahalı platin bazlı elektrokatalizörlerin kullanımını gerektirmeleridir. PEM yakıt hücresinin ürettiği potansiyel, oksijen indirgenme reaksiyonunun gerçekleştiği elektrottaki yavaş reaksiyon kinetiği tarafından sınırlanmaktadır. Bu yüzden, PEM yakıt hücreleri üzerine yapılan çalışmalar katotta yürüyen oksijen indirgenme reaksiyonunun (OİR) elektrokatalizinde kullanılacak katalizörün geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmaktadır.Bu çalışmada, PEM yakıt hücresi katodundaki OİR reaksiyonunun elektrokatalizinde kullanılabilecek ucuz ve etkin katalizörlerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Katalizörler, platinin Ag, Cu ve Fe geçiş metalleri ile oluşturduğu üçlü katalizörlerin karbon destek üzerinde yaş emdirme indirgeme yöntemi ile biriktirilmesi ile hazırlanmış ve N2 adsorpsiyonu, XRD, SEM, EDS ve döngülü voltametri yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda katalizörlerin makrogözenekli yapıda olduğu ve yüzey alanlarının 152 ile 209 m2/g arasında değiştiği görülmüştür. Platin partikül boyutu 3,66 ile 16,35 nm arasında değişmektedir ve platin oranı fazla olan katalizörlerin daha küçük partikül boyutuna sahip olduğu görülmüştür. Döngülü voltametri ölçümlerinde kullanılacak elektrodun hazırlanışında bağlayıcı maddenin türünün önemli olduğu görülmüştür. PTFE bağlı olarak hazırlanan katalizör filmlerinin elektroaktif yüzey alanları düşük iken nafion ile hazırlanan katalizörlerin elektroaktif yüzey alanları oldukça yüksektir. PtAgFe/C-611 katalizörünün 557,25 cm2/mg elektroaktif yüzey alanı ile en yüksek elektroaktif yüzey alanına sahip katalizördür. En yüksek aktiviteyi yine PtAgFe/C katalizörlerinin verdiği ve kütle aktivitesinin platin oranı ile ters orantılı olduğu bulunmuştur. Katalizörlerin oksijen indirgenme reaksiyonundaki seçiciliği dönen disk-halka elektrot voltametrisi tekniği ile incelenmiştir. Peroksit oluşum yüzdesinin platin oranı az olan katalizörlerde daha fazla olduğu görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada sentezlenen katalizörlerden PtAgFe/C-611 ve PtCuFe/C-611 katalizörlerinin PEM yakıt hücresi katodunda alternatif katalizör olarak kullanılabileceğine karar verilmiştir.

Marinal bakteri Teredinobacter turnirae'den proteaz üretimi

Marinal bakteri Teredinobacter turnirae'den ekstraselular alkali proteaz enzim üretimi hem sentetik hem de kompleks ortamda çalışılmıştır. Araştırmada proteaz enzim miktarının arttırılması amaçlanmıştır. Deneyler, erlenlerde ve 1-L hacmindeki biyoreaktörde gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, karbon kaynağı, indükleyici, karıştırma hızı ve hava giriş hızı gibi bazı fermantasyon şartlarının, proteaz üretimi üzerine etkisi sentetik ortamda kesikli sistemde incelenmiştir. Maksimum enzim aktivitesi Placket-Burman ortamında (PB), Standart ortama (SM) göre daha yüksek belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, farklı besleme stratejileri ile yarı kesikli sistemde T. turnirae'den proteaz üretimi gerçekleştirilmiştir. Proteaz üretimi üzerine, belirli aralıklarla beslemeli (pulse) ve sabit hızla beslemeli gibi farklı yarı kesikli sistem metotlarının etkisi belirlenmiştir. Kesikli sisteme göre, yarı kesikli sistemde proteaz üretiminin daha yüksek olduğu görülmüştür. Biyoreaktörde kesikli sistemde fermantasyon ortamında kütle aktarım parametreleri araştırılmıştır. Karıştırma ve hava giriş hızı arttıkça hacimsel kütle transfer katsayısı, kLa ve oksijen tüketim hızı, ro değerinin de arttığı görülmüştür. Katı substrat fermantasyonu ile marinal bakteri T. turnirae'den proteaz üretimi optimize edilmiştir. Karbon ve azot kaynağı olarak mısır proteini, soya unu ve kazein kullanılmıştır. Erlenlerde yapılan çalışmalarda, en uygun partikül boyutu, substrat konsantrasyonu, başlangıç pH'sı, inokulum oranı, karıştırma hızı, ilave karbon kaynağı ve ortam sıcaklığı belirlenmiştir. Aynı zamanda, 1 L'lik biyoreaktörde kompleks ortamda, karıştırma ve hava giriş hızının etkisi incelenmiştir. Kesikli sistemde, T. turnirae'den proteaz fermantasyon kinetiği incelenmiştir. Bu çalışmada literatürde mevcut çeşitli kinetik modeller ile Yapay Sinir Ağ (YSA) ile oluşturulan model kıyaslanmıştır. Kinetik parametrelerin değerleri Genetik Algoritma Toolbox'ı ile optimizasyon yapılarak belirlenmiştir. Mikrobiyal büyüme, proteaz üretimi ve sakkaroz tüketimine ait deneysel sonuçlar ile modellerden elde edilen sonuçlar kıyaslanmış ve YSA modelinin sistemin davranışını daha iyi tanımladığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Serin alkali proteaz, Teredinobacter turnirae, Katı-substrat fermantasyonu, Proses şartları, Kesikli fermantasyon, Yarı kesikli fermantasyon, Kinetik model, Genetik algoritma, Yapay sinir ağı.

Dehidrojenasyon reaksiyonunun yürütüldüğü membran reaktör uygulamaları

İzobüten, benzinin yapısına oktan sayısını arttırmak amacıyla eklenen katkı maddelerinden MTBE (metil tersiyer bütil eter) ve ETBE (etil tersiyer bütil eter) üretim proseslerinin hammaddesidir. İzobütenin elde ediliş yöntemlerinden biri izobütanın dehidrojenasyonu reaksiyonlarının yürütüldüğü proseslerdir. Dehidrojenasyon reaksiyonları denge reaksiyonlarıdır. Bu reaksiyonlarda genellikle ürün hidrojenin ortamdan uzaklaştırılması ile denge dönüşümlerinin üzerine çıkılması amaçlanmaktadır. Bu amaç ile membranlar kullanılmaktadır. Membran hazırlama tekniklerinden biri olan ELP (electroless plating) tekniği her yapıdaki desteğe uygulanabilen oldukça basit ve ucuz bir tekniktir. Bu teknik, metalik tuz komplekslerinin aktifleştirilmiş destek yüzeyinde otokatalitik reaksiyon ile indirgenmesi prensibine dayanmaktadır.Uygulanan ELP tekniğinde, gözenekli cam destekler temizlenmiş ve sonrasında aktifleştirilmiştir. Aktifleştirilmiş destekler kaplama işlemine tabi tutulmuştur. Kaplama banyosunda PdCl2, indirgen olarak hidrazin ve kompleksleyici madde olarak EDTA kullanılmıştır. Gözenekli cam destek üzerinde her biri iki saat süren sekiz kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Kaplama çalışmaları 35oC sıcaklıkta ve pH 10-11 aralığında yürütülmüştür. İlk dört kaplama basamağında osmotik akı kullanılmadan kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki iki kaplama işleminde 3 M'lık sakkaroz çözeltisi ile osmotik akı yaratılarak kaplama işlemi yürütülmüştür. Kompozit yapı üzerinde osmotik akı kullanılmadan iki kaplama basamağı daha gerçekleştirilip kaplama çalışmaları tamamlanmıştır. İlk dört kaplama işlemi sonunda kaplama kalınlığı 85 µm, osmotik akı etkisi kullanılarak yapılan kaplama işlemlerinden sonra ise 110 ? m olarak belirlenmiştir. Altıncı kaplama işleminden sonra yapıda yüksek miktarda C gözlenmesi sonucu kompozit yapıya 500oC'de 2 kez ısıl işlem uygulanmıştır. Isıl işlem öncesi yapıda kütlece %44 olan C miktarı %31'e düşmüştür. Yürütülen son iki kaplama işleminden sonra kaplama kalınlığı 200 ? m'ye yükselmiştir. Sekizinci kaplama basamağı sonrası uygulanan ısıl işlem ile yüzey tabakadaki C miktarı %10 olarak tespit edilmiştir.Hazırlanan kompozit membran tüp kullanılarak oluşturulan sabit yataklı membran reaktörde izobütanın dehidrojenasyonu incelenmiştir. Reaksiyon çalışmalarında katalizör olarak Pt/alümina (%0,5 Pt) ve saf krom oksit kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar, reaktör sıcaklığı 450oC'de, basınç ise atmosferik basıncın az üzerinde (atmosferik basınç + 0,66 kPa) sabit tutularak gerçekleştirilmiştir. İzobütanın izobütene dönüşüm oranı saf krom oksit ve Pt/alümina katalizör üzerinde sırasıyla %17 ve %20 olarak bulunmuştur.

Süperkritik karbon dioksit ekstraksiyon metodu ile atık çay lifleri ve saplarından kafein eldesi

Kafein (C8H10O2N4) temel yapısını pürinin oluşturduğu bir alkoloiddir. Çay, kahve, kola nut, mate (Paraguay çayı) ve az miktarda kakaoda bulunur. Kafein en çok kolalı içeceklerde, uyarıcı ve kas gevşetici etkisinden dolayı da ilaç endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Kafein, sentetik metotlarla ve çay, kahve gibi bazı bitkilerden ekstraksiyonla olmak üzere iki yöntemle elde edilmektedir. Çayda kuru maddede kütlece % 3-4, çay saplarında yaklaşık % 1 oranında kafein bulunmaktadır. Yapılan deneysel çalışmada; hiçbir ekonomik değeri olmayan çay bitkilerinin sap ve lif atıkları kullanılmıştır. Süperkritik karbon dioksit ekstraksiyonu metodu ile çay atıklarından kafein ekstrakte edilmiş ve HPLC ile kantitatif analizi yapılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda; ekstraksiyon süresi 420 dakika, karbon dioksit akış hızı 11 g/dakika, sıcaklık 60°C, basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm maksimum kafein verimini sağlayan optimum şartlar olarak tespit edilmiştir. Deneysel olarak belirlenen optimum şartlarda; çay saplarından 15,20 mg kafein/g kuru atık çay oranında kafein elde edilmiştir. İkinci çözücü etkisini incelemek için etanol kullanılmış ve optimum şartlar; etanol/ CO2 oranı 5,23 g etanol/100 g CO2, ekstraksiyon süresi 180 dakika, sıcaklık 65 °C, basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm olarak belirlenmiş ve bu şartlarda 14,95 mg kafein/g kuru atık çay oranında kafein elde edilmiştir. Etanol ilavesi ile daha kısa sürede daha fazla kafein ekstrakte edilebildiği gözlenmiştir. Ayrıca kütle transfer katsayısı için matematiksel model geliştirilmiştir. Basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm, CO2 akış hızı 10 g/dakika sabit tutularak gerçekleştirilen deneyler sonucunda 60°C için kütle transfer katsayısı kL=2,078.10-8 m/dakika, aynı sabit şartlarda kütlece %5 etanol, %95 CO2 ile ekstraksiyon tekrarlandığında kL=3,724.10-8 m/dakika olarak hesaplanmıştır. Dolayısıyla etanol kullanıldığında kütle transfer katsayısının yaklaşık 1,8 kat arttığı gözlenmiştir.

Yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere polivinil alkol bazlı kompozit membran sentezi

Membran, Proton Değiştirici Membran Yakıt Hücrelerinin (Proton Değiştiren Membran Yakıt Hücresi - PEMYH) performansını etkileyen en önemli bileşenidir. Bu nedenle, membranların düşük maliyete, yüksek proton iletkenliğine, mekanik dayanıklılığa, kimyasal ve ısıl kararlılığa sahip olması önemlidir.PEMYH' de en yaygın olarak kullanılan membran, perfluro sülfonik asit (örneğin: Nafyon) membrandır. Nafyonun proton iletkenliği 0,1 S/cm'dir. Ancak, Nafyon yüksek sıcaklıkta proton iletkenliğini kaybetmektedir. Bu nedenle, yüksek sıcaklıkta yüksek proton iletkenliğine, fiziksel ve kimyasal kararlılığa sahip membran sentezi hedeflenmiştir. Sülfosüksinik Asit (SSA), Polietilen Glikol (PEG) ve Titanyum dioksit (TiO2) gibi farklı katkılar kullanılarak Polivinil Alkol (PVA) bazlı membranlar sentezlenmiştir. Membran sentezinden sonra FT-IR, su tutma kapasitesi, iyon değişim kapasitesi (IEC) ve elektrokimyasal empedans ölçümleri gibi karakterizasyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu karaterizasyon deneylerine göre, % 10 TiO2 içeren membranın proton iletkenlik değerlerinin daha uygulanabilir olduğu tespit edilmiştir. SSA-10TiO2 içeren PVA bazlı membranlar kendi aralarında değerlendirildiğinde, % 100 nemlilikte 20SSA-10TiO2 membranın proton iletkenliğinin 0,0025 S/cm (25°C) ile en yüksek olduğu görülmüştür. Sıcaklık arttıkça proton iletkenliği azalmıştır ve 20SSA-10TiO2 membranın 80°C'de proton iletkenliği 0,00032 S/cm'e düşmüştür. Bunlara ilave olarak bu membranın iyon değişim kapasitesi 9,64 meq/g olarak bulunmuştur. Sentezlenen membranların karakterizasyon deneyleri sonuçları, bu membranların Proton Değiştiren membranlı yakıt hücrelerinde kullanılabileceğini göstermiştir.Anahtar Kelimeler:PEM, PEMYH, membran sentezi,

Yakıt hücreleri için bipolar kompozit tabaka hazırlanması

Yeni enerji teknolojisi kapsamında, yakıt hücreleri sahip olduğu pek çok olumlu özellik ile ön plana çıkmaktadır. Yakıt hücreleri, yakıt ve oksitleyicinin bileşimine, yakıtın dolaylı veya direk yoldan verilmesine, kullanılan elektrot ve elektrolit cinsine, çalışma sıcaklığına bağlı olarak farklı gruplar altında toplanabilir. Bu gruplar içinde basit yapısı, yüksek verimi, çevre dostu çalışma özellikleri olması nedeniyle, Proton Değişim Membran Yakıt Hücresi, günümüzde üzerinde en çok çalışma yapılan ve gelecekte de en çok kullanım alanı bulacağına inanılan yakıt hücrelerinin başında gelmektedir.Yakıt hücresi içerisinde bulunan bipolar tabaka, çok-fonksiyonlu karaktere sahip proton değişim membran yakıt hücreleri için anahtar bileşendir. Yakıt gazının ve havanın uniform şekilde dağılımını, hücreden hücreye elektrik akımının aktarılmasını, aktif alandan ısının giderilmesini ve gazların sızmamasını sağlar. Bipolar tabakalar aynı zamanda yakıt hücresinin hacmi, ağırlığı, performansı ve fiyatı üzerinde de büyük etkiye sahiptir. Bu nedenle bipolar tabakaların yapımında kullanılacak uygun malzemelerin bulunması için araştırmalar yoğun şekilde devam etmektedir.Yürütülen bu çalışma ile PEM Yakıt Hücrelerinde kullanılmak üzere, yüksek mekanik mukavemet ve termal dayanım ile elektrik iletkenliğine sahip, hafif kompozit bipolar tabaka hazırlanması amaçlanmıştır. Yapılan çalışma ile polipropilen matrise %10, 15, 20, 25, 30 oranlarında grafit katılarak kompozit bipolar tabaka hazırlanmıştır. Hazırlanan kompozit malzemelerden elektriksel iletkenliği en yüksek olan numune %30 katkılı numunedir. Mekanik ve termal karakterizasyon testleri sonucunda en iyi sonuç veren %20 grafit katkılı numuneye %0,5 oranında karbon nano fiber (CNF) katılmıştır. Karbon nano fiber katılmamış olan %20 grafit katkılı numunenin elektrik iletkenliği 141,60 (ohm.cm)-1 olarak tespit edilmiş, bu numuneye %0,5 oranında karbon nano fiber katıldıktan sonra iletkenliğin 192,10 (ohm.cm)-1'e yükselmiştir. %20 grafit katkılı numune 30,18 MPa ile en yüksek çekme dayanımını göstermiştir. %0,5 CNF katkısı ise malzemenin çekme dayanımının 22,99 MPa düşürürken malzemenin uzama miktarını artırmıştır. SEM mikrografları ve termogravimetrik analizlerde incelenen numunelerin tümü değerlendirildiğinde, %20'lik grafit katkısının tek başına dayanım ve termal özellikler açısından diğer numunelere göre daha dayanıklı olduğunu ortaya koymuştur. CNF katkısı ise özellikle elektrik iletkenliğinin artması yönünde büyük etkiye sahiptir.

Vanadyum alüminyum sütünlu kil katalizörlerin sentezi ve karakterizasyonu

Sütunlu killer yüksek yüzey alanı ve kontrollü gözenek yapılarından dolayı katalizör desteği olarak kullanım alanlarına sahiptir. Alüminyum ile sütunlandırılmış killer (Al-sütunlu kil) termal dayanıklı yapıya sahip olmakla birlikte katalitik uygulamalarda yeterince aktiflik göstermemektedir. Al-sütunlu kilin katalitik aktivitesi uygun metal bileşiğinin yapıya yerleştirilmesiyle arttırılabilir. Bu çalışmada bentonit kil minerali kullanarak ?Baz(OH)/Metal(Al)? oranı 2,0 olarak tutulan alüminyum sütunlu kil, katalizör desteği olarak üretilmiştir. Vanadil sülfat hidrat (VOSO4xH2O) veya sodyum metavanadat (NaVO3) ile ıslak emdirme, ıslak emdirme sonrasında yıkama ve emdirme yöntemleri kullanılarak iki farklı miktarda vanadyum, aktif bileşen olarak 3000C'de kalsinasyonu yapılmış Al-sütunlu kile yüklenmiştir. Vanadyumun yüklenmesi Al-sütunlu kile ait XRD pik şiddeti ve bazal aralık değerinde azalmaya yol açmıştır. Azot adsorpsiyon desorpsiyon çalışması, en yüksek yüzey alanının Al-sütunlu kilden sonra, emdirme yöntemi ile NaVO3 yüklenmiş ve 300ºC'de kalsine edilmiş ve en düşük yüzey alanının ıslak emdirme ile NaVO3 yüklenmiş ve 500ºC'de kalsine edilmiş örneklerde gözlendiğini göstermiştir. EDS analizi sütunlandırma ile ham kile göre Al2O3/SiO2 oranında artış olduğunu göstermiştir. NaVO3 yüklemesi diğer vanadyum kaynağına göre daha yüksek V2O5/SiO2 oranı vermiştir. TEM analizinde Al-sütunlu kilin katmanlı yapısı ve bu katmanların arasına ve kil tanecikleri üzerine vanadyum parçacıklarının yerleştiği gözlenmiştir. Örneklerin TGA/DTA analizlerinde oda sıcaklığı ile 3000C aralığında hızlı bir su kaybı, sonra kütle kaybında azalma ve 900ºC'de dehidroksilasyon ile katı-katı faz reaksiyonu gözlenmiştir. XPS sonucu ile vanadyum yapıya 2p3/2 orbitali ile bağlandığı bulunmuştur. FTIR sonuçlarında V-O-Al ve V-O-Si bantlarının ve tüm örneklerde Bronsted ve Lewis asit merkezlerinin varlığı gözlenmiştir.

Sodyum borhidürürün elektrokimyasal oksidasyon ile yakıt pillerinde doğrudan kullanımı

Bor endüstriyel olarak çok geniş bir kullanım alanına sahip olan bir mineraldir. Türkiye'nin dünya bor rezervlerinin %72'sine sahip olması ülkemizi oldukça avantajlı bir konuma yükseltmektedir. Bor mineralinin pek çok sanayi dalında aranılan kritik bir malzeme olmasının yanında, en önemli kullanım alanlarından biri ise metal hidrürler (borhidrür) halinde enerji üretim sistemlerinde yakıt olarak kullanılabilmesidir. Dünyada azalan petrol ve kömür rezervleri, artan enerji ihtiyacı ve çevre kirliliği gibi problemler alternatif ve çevreci bir yakıt olan borhidrürün önemini arttırmaktadır. Ayrıca geleceğin yakıtı olarak görülen hidrojenin, depolanması ve taşınmasındaki güçlükler farklı hidrojen depolama metotlarının geliştirilmesini önemli hale getirmektedir. Borhidrür hidrojen depolayıcı bir metal hidrür olarak hidrojen enerjisi ile ilgili çalışmalarda çok büyük bir öneme sahip olduğu gibi, son yıllarda yakıt hücrelerinde doğrudan yakıt olarak kullanılmasıyla da ilgi çekmeye başlamıştır.Yakıt pilleri kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bataryalardır. Ticari olarak kullanılan yakıt pillerinin en önemlileri, yakıt olarak hidrojenin kullanıldığı PEM (polimer electrolit membrane) yakıt hücreleri ve metanolün kullanıldığı DMFC (direct methanol fuel cell) tipi hücrelerdir. Bunun yanında diğer alkollerle ve doğal gazla çalışan yakıt pili tipleri de mevcuttur. Yakıt pilleriyle ilgili olarak, yakıtlar, anot ve katot malzemeleri, hücre tasarımı gibi konular üzerinde detaylı araştırmalar devam etmektedir. Önemli bir yakıt pili tipi ise bu çalışmanın konusu olan Doğrudan Borhidrürlü Yakıt Pilleri'dir.Doğrudan Borhidrürlü/Peroksitli Yakıt Pilleri (DBFC), yüksek teorik pil potansiyeline ve enerji içeriğine sahip hücrelerdir. Bunun yanında yakıtın sulu bazik çözelti olarak güvenli bir şekilde taşınabilmesi nedeniyle taşınabilir uygulamalar için uygun bir hücre tipi olmaktadırlar. Ayrıca yakıtın ham maddesi olan bor madeninin ülkemizde bol miktarda bulunması, bu hücre tipini kaynaklarımızın kullanılması ve değerlendirilmesi açısından ilgi çekici konuma yükseltmektedir. Hem yakıt hücresi tipinin diğer hücre tiplerine kıyasla sahip olduğu üstün özellikler, hem de ülkemizin bulunduğu konum göz önüne alınarak doğrudan borhidrürlü/peroksitli hücreler üzerinde bir çalışma yapılmasına karar verilmiştir.Bu çalışmada NaBH4'ün yakıt hücrelerinde doğrudan yakıt olarak kullanılmasının araştırılması amaçlanmıştır. Doğrudan borhidrürlü yakıt pilleri (DBFC) için kritik nokta, uygun anot katalizörünün seçilmesidir. Elektrokimyasal araştırmalar sonucunda uygun olduğu belirlenen Ag (gümüş) anot katalizörü ve Pt katot katalizörü olarak kullanılanarak, bir test hücresi tasarlanmıştır. Bu test hücresinde yakıt olarak sulu bazik NaBH4 çözeltisi ve oksidant olarak asidik H2O2 çözeltisi kullanılmıştır. Oksidant olarak havanın yerine H2O2 çözeltisinin kullanıldığı bu hücre tipi, uzay çalışmaları ve deniz altları gibi havasız ortamlardaki uygulamalar açısından da oldukça önemlidir.Deneysel araştırmalarda Ag yüzeyinde oluşan Ag2O tabakasının katalitik etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Oksit tabakasındaki değişikliklerin hücre performansı üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Test hücresi ile maksimum güç yoğunluğu, 11 mA/cm2 akım yoğunluğunda, 0,6 V'luk hücre voltajında 7 mW/cm2 olarak hesaplanmıştır. Benzeri çalışmalarla kıyaslandığı zaman, elde edilen güç değerinin literatüre uygun bir değer olduğu görülmektedir.Prototip hücre için hücrenin ohmik aşırı gerilimini, anot aktivasyon aşırı gerilimini ve katot aktivasyon aşırı gerilimini veren ifadeleri içeren bir matematiksel model geliştirilmiştir. Bu modelin deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüştür. Hücre içinde en büyük polarizasyon kaybı ohmik dirençten kaynaklanmaktadır. NaBH4'ün aktivasyon kaybı ise diğer bir önemli kayıptır.Prototip hücrenin maliyet analizi ise, hücrenin sabit maliyetinde karbon tabakalar ve membranın etkisinin çok büyük olduğunu göstermiştir. Toplam maliyettin ise %69'u NaBH4'den kaynaklanmaktadır.Bilim Kodu : 912.1.038Anahtar kelimeler: Borhidrür, yakıt pilleri, modelleme.Sayfa Adedi : 219Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Bekir Zühtü UYSAL

Yakıt hücrelerinde metanolden elektrokatalitik hidrojen üretimi

Araştırmada yüksek hidrojen saflığı isteyen sistemlere; bu ihtiyacı karşılamak ve enerji verimliliğini artırmak amacıyla, yakıt hücrelerinde elektrokatalitik olarak hidrojen üretimi incelenmiştir. Yakıt hücrelerinin günümüzde en yaygın biçimde araştırılan alternatif enerji dönüşüm ekipmanları olduğu düşünülürse yakıt kaynaklarının çeşitlendirilmesi ve depolama seçeneklerinin artırılmasının ne denli önem taşıdığı anlaşılabilir.Hidrojen yakıtı ile çalışan yakıt hücreleri için en önemli sorun, hidrojenin depolanması ve üretim maliyetinin düşürülmesi; bu sayede toplam enerji dönüşüm veriminin artırılmasıdır. Bu çalışmada yakıt hücrelerinin yüksek enerji verimliliğinden yararlanılarak hidrojenin organik kaynaklı metanolden üretimi araştırılmıştır. Aynı zamanda hidrojen ihtiyacının yerinde üretim sayesinde giderilerek depolama ve transfer zorlukları aşılabilmektedir. Bu sayede, uygulamalarda karşılaşılan doğrudan metanollü yakıt hücresi (direct methanol fuel cell ? DMFC) ve proton değiştirici membranlı (proton excahnge membrane ? PEM) yakıt hücrelerinin işletme sınırlamalarından kaçınılması amaçlanmıştır.Çalışmada seçilen metanol-su karışımının reform reaksiyonları elektrokatalitik olarak gerçekleştirilmiş ve üretim safsızlığı, hızı ve verimi incelenmiştir. Elektrokatalitik yakıt reformasyon hücresinin optimum çalışma koşullarını belirlemek üzere elektrokatalizör bileşimi, yakıt derişimi ve akım yoğunluğu parametreleri üzerinde çalışılmıştır. Çeşitli yakıt bileşimlerinde yapılan denemelerde en iyi dönüşüm şartlarının % 60 ? 70 h/h metanol içeriğine sahip yakıt bileşiminde elde edildiği saptanmıştır. Metanol elektrooksidasyonu için, dönüşümlü voltametri analizleri yapılarak deneysel ayrışma gerilimi asidik ortamda 0,4 ? 0,6 V arasında bulunmuştur.Tek hücreli, sürekli akışlı yakıt hücresi imalatı yapılarak anot ve katot katalizörü için %10 a/a Pt/C, %99,9 a/a Ni ve %99,9 a/a Pt tozlar kullanılmıştır. Bu hücre ile yapılan denemelerde 0,7-0,8 V değerlerinde, analiz değerlerinin yaklaşık % 20 ? 25 üzerinde, gerilim uygulanarak yüksek saflıkta hidrojen gazı üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir.Ayrıca elektrokatalizör malzemeleri içerisinde 400 mA akım şiddeti ve görünür yüzey alanı başına 4 mg/cm2 katalizör yüklemesinde, katalitik etkinliğin sırasıyla; Pt (% 99,9 a/a) > Ni (% 99,9 a/a) > Pt/C (% 10 a/a) şeklinde azalma gösterdiği tespit edilmiştir.

Ergani Bakır İşletmesi flotasyon atısularının Maden Çayı'ndaki kirlilik potansiyeli

m ÖZET Yüksek Lisans Tezi ERGANİ BAKIR İŞLETMESİ FLOTASVON ATIKSULARININ MADEN ÇAYI'NDAKİ KİRLİLİK POTANSİYELİ Faruk GÜR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı 1993, Sayfa: 81 Bu çalışmada, Etibank Ergani Bakır İşletmesi Flotasyon atıksularının Dicle'nin başlangıcı olan Maden Çayı üzerindeki kirlilik potansiyeli araştırılmıştır. Bu amaçla Maden Çayı 'nın, tesisi kapsayan 7 km'lik bir kısmından kirliliği belirleyecek şekilde numune alma istasyonları seçilmiştir. Ekim 1991 tarihinden itibaren bir yıl süreyle ayda bir alınan su numunelerinde sıcaklık, pH, iletkenlik, çözünmüş oksijen, kimyasal oksijen ihtiyacı, alkalinite, katı madde ve ağır metal lerCCu, Fe, Mn, Zn, Co, Ni, Cd, ve Pb) tayin edilmiştir. Ayrıca flotasyon katı atığına EPA ekstraksiyon testi uygulanarak ağır metal kirlilik potansiyeli belirlenmiştir. Ergani Bakır İşletmesi Flotasyon atıklarının dini erdirildiği barajlardan Maden Çayı'na akan atıksularda yüksek miktarda, esasIV itibariyle sülfürlü minerallerden ibaret, katı madde tesbit edilmiştir. Gerek bu katı maddenin çözünmesi ve gerekse yağışların cevher ve cüruf sahasından sızdırdığı suların Maden Çayı'nda ağır metal kirliliği oluşturduğu belirlenmiştir. Bazı metallerin konsantrasyonlarının çeşitli su kriteri erindeki limit değerlerini astığı tesbit edilmiştir. Flotasyon katı atığının EPA akstraksiyon test sonuçlan, bu atığın atmosferik ve bakteriyel etkilerle bozunarak sürekli bir kirlilik potansi yeli ol uşturacağı nı göstermektedi r. ANAHTAR KELİMELER : Ağır Metal Kirliliği, Metaiurjik Atıkların Kirlilik Potansiyeli, Maden Drenaj l arının Kirliliği, EPA ( Ağır Metal ) Ekstraksi yon Testi

Kömürün akışkan yatakta yakılması

ÖZET Yüksek Lisans Tezi KÖMÜRÜN AKIŞKAN YATAKTA YAKILMASI Neslihan DEVECİ Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 1994, Sayfa: 80 Son yirmi yılda, daha ucuz enerji üretimi için düşük kaliteli kömürlerin değerlendirilmesine yönelik çalışmalar artmıştır. % 85'e kadar inert madde içeren artıkların kolayca yıkılabileceği akışkan yatak sistemi en uygun yakmak sistemi olarak kabul edilmektedir. Akışkan yatakların en önemli avantajları yanma yazındaki atmosferi kirleticilerin kontrolünün kolay olması ve yatak içerisindeki ısı transferinin yüksekliğidir. Akışkan yatakla ilgili yapılan çalışmanın, uçucu madde ayrılması ve yanması, geriye kalan artık charın yanmasını kontrol eden mekanizmaların ortaya konulması gibi konulan içermektedir.Sunulan tezde, Şırnak-Cizre linyiti, Tunçbilek linyiti ve Zonguldak taşkömürünûn 1,70-15 mm büyüklük aralığındaki tek tanelerinin sabit yatakta ve inert dolgu maddesi olarak yoğunluğu 2,638 g/cm3 olan kum kullanılan bir akışkan yatakta, uçucu madde ve karbon yanma sürelerinin tanecik boyutu ile değişimi belirlenmiştir. Ayrıca akışkan yatakta karbon yanma süresinin yatak sıcaklığı ve hava hızı ile değişimi de incelenmiştir. Yapılan çalışmanın ikinci bölümünde, akışkan yatakta sürekli besleme halinde karbon yanma hızı hesaplanmış ve çift direnç teorisi ile hesaplanan hızlarla karşılaştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmanın yanında, yanmanın difüzyonal kinetik, kimyasal kinetik veya \)er ikisinin birleşimi ile kontrol edildiği durumları dikkate alan bir matematiksel model geliştirilerek aynı şartlar için, teorik olarak karbon yanma süreleri hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda sabit ve akışkan yatakta uçucu madde yanmasının kimyasal kontrollü, karbon yanmasının difüzyon kontrollü olduğu belirlenmiştir. Yatak sıcaklığının değişiminin ısınınca şişen kömürlerin karbon yanma süresini pek değiştirmediği, fakat orijinal büyüklüğünde kalan kömürlerin yanma sürelerinin artan sıcaklıkla azaldığı bulunmuştur. Hava hızının karbon yanma süresine belirgin bir etkisinin olmadığı bulunmuştur. Ayrıca kömürün içerdiği kül miktarının yanma süresini büyük ölçüde etkilediği ve bu yüzden daha reaktif olması gereken linyit char tanelerinin yanma süresinin artan kül miktarı ile arttığı sonucuna varılmıştır. ANAHTAR KELİMELER : Kömür, yanma, akışkan yatak, sabit yatak.

Atık sulardan krom giderme yöntemleri

Depektinize edilmiş şeker pancarı küspesinin sulu çözeltilerden krom adsorbsiyon özellikleri

ÖZET Doktora Tezi Depektinize Edilmiş Şeker Pancarı Küspesinin Sulu Çözeltilerden Krom Adsorpsiyon Özellikleri Ahmet ÖZER Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 1995, Sayfa: 126 Krom metalik olarak ve bileşikleri halinde çok yaygın olarak kullanılan bir metaldir. Kullanıldığı endüstrilerin atıklarından su kaynaklarına geçen krom sularda kirliliğe sebep olur. Krom sulu ortamda 3+ ve 6+ oksidasyon basamaklarında bulunur. 6+ oksidasyon basamağındaki krom daha toksik olup sularda bulunmasına müsaade edilen miktarı 0,05 mg/1 ile sınırlandırılmıştır. Sulu sistemlerden Cr(lll)'û uzaklaştırmak için kullanılan en genel metod kimyasal çöktürmedir. Cr(VI) uygun bir reaktif ile CKMD'e indirgendikten sonra takibeden bir çöktürme işlemi ile atıklardan uzaklaştırılabilir.. Bunun yanında kromu sudan uzaklaştırmak için adsorpsiyon yöntemleri de yoğun olarak araştırılmaktadır. Son zamanlarda, metal iyonu içeren endüstriyel atık suların arıtılmasında tarımsal maddelerin adsorbent olarak araştırıldığı dikkat çekmektedir.II Bu çalışmada, şekeri alınmış şeker pancarı küspesinden pektin ekstrakte edildikten sonra kalan katı atık kullanılarak sulu çözeltilerden Crtlll) ve CrtVI) iyonlarının uzaklaştırılmasına çalışılmıştır. Bu amaçla, krom giderilmesi üzerine süre, ortam pH'sı ve sıcaklığı, krom konsantrasyonu ve adsorbent dozu gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar kullanılarak izotermler elde edilmiş, termodinamik fonksiyonlar, adsorpsiyon hız sabitleri ve yüzey kütle transfer katsayıları hesaplanmıştır. Ayrıca krom adsorplamış küspe pülpünden desorpsiyonla kromun sulu ortama geçişi de bazı deneylerle araştın Imıştır. 20 g/l adsorbent dozunda, 10 rng/1 başlangıç konsantrasyonundaki krom(VI) ve krom(lll) adsorpsiyonu için optimum temas süresi 60 dakika olarak tespit edilmiştir. Bu şartlarda Cr(VI) için en etkin giderme pH 3,3'te ve 40 °C sıcaklıkta yaklaşık %55,0 olurken, Cr(lll5 için en etkin giderme pH 4.5 ve 20 °C sıcaklıkta S66,0 olarak bulunmuştur. Krom(VI) adsorpsiyon prosesi için entalpi değişimi 1827,55 ve krom(lll) için ise -6522,50 cal/gmol olarak bulunmuştur. Her iki proses için serbest enerji değişimi negatif işaretlidir. Krom(Vİ) için Langmuir izoterminden hesaplanan adsorpsiyon kapasitesi, (Q°), 20 °C de 0,3957 ve 40 °C de ise 0,4868 mg/g olarak bulunmuştur. Aynı sıcaklıklarda krom(MI) için tespit edilen adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 1,9186 ve 1,5686 mg/g'dır. Cr(Vl) adsorpsiyon prosesi için 20 ve 40 °C sıcaklık ve optimum şartlarda tespit edilen adsorpsiyon hız sabitleri sırasıyla 0,0443 ve 0.0621 dk"1, por difüzyon hız sabitleri 2,79si O"2 ve 2,58x1 0"2 mg g~1dk~,/2, yüzey kütle transfer katsayıları ise 9,49x1 O*4 ve 1,00x1 0"4 cm/dk'dır. Aynı sıcaklıklarda CrOll) adsorpsiyonunda tespit edilen adsorpsiyon hız sabitleri 0,047 1 ve 0.0445 dk" *, por difüzyon hız sabi ti eri 1,27x 1 0" 2 ve 0,92x 1 0" 2 mg g_ldk-,/2, yüzey kütle transfer katsayı lan ise 2,48x1 0"3 ve l,28x10~s cm/dk'dır.III Krom(VI)* mn desorpsiyonu büyük ölçüde pH'ya bağlıdır ve pH 13,4" te bir gram küspenin içerdiği CrtVO'mn % 59,2'si desorplanmıştır. Adsorpsiyon sonrasında elde edilen 0,430 mg-CrOll) içeren bir gram küspe pülpünden optimum şartlarda krom(lll)'ün % 27,4'ünün desorplandığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: CrtVI) ve Crflll) uzaklaştırma, şeker pancarı küspesi, adsorpsiyon, termodinamik fonksiyonlar, desorpsiyon.

Elazığ yöresinde satılan süzme ballarda türev spektrofotometri ile oksitetrasiklin ve sülfamezatin tayini

ÖZET Yüksek Lisans Tezi ELAZI? YÖRESİNDE SATILAN SÜZME BALLARDA TÜREV SPEKTROFOTOMETRİ İLE OKSİTETRASİKLİN VE SÜLFAMEZATİN TAYİNİ Meral TURABİK Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 1995,Saufa61 Oksitetrasiklin (OTO, sülfamazatin (SM) ve karışımları türev spektroskopisi yöntemiyle analizlenmiştir. pH= 4.8 asetat tamponuyla hazırlanan farklı konsantrasyon ve oranlarda OTC ve SM içeren sulu saf çözeltilerde, spektrumun 2° türevi kullanıldığında, absorbans hataları ve ilaçların etkileşimi elimine edilerek, 230.5 nın de OTC'nin 239.5 nın de Sİİ'in tayini yapılmıştır.Kalibrasyon eğrileri 4-16 ppm OTC ve 2-12 ppm SM düzeylerine kadar lineerdir. Farklı konsantrasyonl ardaki OTC ve SM ile farklı OTC/SM karışımları % 90-96 düzeylerinde geri kazanılabilmektedir.Balda OTC ve SM analizi için alınacak optimum bal örneği miktarı 0.5 g. dır. Spektrum 2° türevi 370 nm de OTC'nin, 1° türev ve 252 nm'de Sİİ'in tayini, ön ayırma işlemlerine gerek kalmadan yapılabilmektedir. 8-20 ppm düzeylerinde bala eklenen ilaçların geri kazanılma oranlan OTC için % 91-93 ve SM için % 94-98'dir. OTC + SM'i birlikte içeren bal örneklerinde OTC/SM oranı 1:1-3:1 aralığında., OTC geri kazanma oranı 190-95., SM/OTC oram 1:1-1:3 aralığında ise 195-96 dır. Özgeçmişi bilinmeyen bal örneklerinde standart ekleme yöntemiyle spektrum 2* türevi 230.5 nın de OTC ve 1° türev 254.6 nın de SM tayin edilebilmektedir.

Pirit kullanılarak atıksularda Cr(VI) indirgenmesi

ÖZET Yüksek Lisans Tezi Pirit Kullanılarak Âtıksulorda Cr(Vl) İndirgenmesi Mehmet ERDEM Fırat Üniversitesi Fen Dilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı 1996, Sayfa 72 Alaşımları ve bileşikleri halinde çok yaygın olarak kullanılan krom aynı zamanda çevre için önemli kirleticilerden birisini teşkil eder. Kromun +6 oksidasyon basamağındaki şekli diğer türlerine göre daha toksik olup sularda bulunmasına müsaade edilen miktarı 50 jıg/1 olarak sınırlandırılmıştır. Sulu ortamda Cr(VI)"nın uzaklaştırabilmesi için önce Cr(lll)'e indirgenmesi gerekir. Bu amaçla uygulamada indirgen olarak demir (II) sülfat, S02 ve alkali sülfitler kullanılır. Bu çalışmada, pirit kullanılarak kesikli deneylerle sulu çözeltilerde Cn'VI) indirgenmesi üzerine asit konsantrasyonu, pirit miktarı, süre, başlangıç Cr(Vi) konsantrasyonu, sıcaklık, pirit parti kül büyüklüğü gibi parametrelerin etkileri incelendi. Ayrıca piritin indirgeme kapasitesi belirlendi. Diğer taraftan piritin sabit yatak kolon çalışmalarıyla sürekli indirgeme özellikleri üzerine bazı deneyler yapıldı. İndirgenmiş çözeltilere çöktürme uygulanarak kromun ve piritten geçen ağır metallerin sulu ortamdan uzaklaştırılması araştırıldı.II Belirli bir miktar krom içeren çözelti için asit miktarı, pirit miktarı., temas süresi ve ortam sıcaklığının artırılmasıyla krom indirgeme etkinliğinin arttığı bulundu. Başlangıç krom konsantrasyonunun yükseltilmesiyle ve ayrıca pirit tane boyutunun artırılmasıyla indirgemenin ters yönde etkilendiği tespit edildi. 0.4 ml H2SQ4 (%97'lik)/l içeren 100 mg CrtVD/1 konsantrasyonunda^ 100 mî dikromat çözeltisine lg pirit (-270 mesh) ilave ederek 25°C'de 75 dk sürdürülen çalkalama işlemi sonunda ortamdaki kromun tamamının indirgendiği tespit edildi. Aynı pirit örneğiyle arka arkaya uygulanan indirgeme deneylerinden, kullanılan piritin 1 g'ının indirgeme kapasitesinin 42.5 mg Cr(Vl) olduğu bulundu. Sürekli işlemle kolonda gerçekleştirilen deneylerde çok düşük akış hızlarında bile indirgeme kapasitesinin düşük olduğu belirlendi. İndirgenmiş çözeltilere pH 7.5*ta uygulanan çöktürme işlemi sonucunda indirgenmiş kromun ve piritten çözeltiye geçmiş olan Fe, Cu, Mn ve Zn'nun da çökerek uzaklaştığı tespit edildi. Anahtar Kelimeler : Krom (VI), ağır metal, indirgeme, uzaklaştırma, pirit.

1. karbonatlama çamurunun süzülmesi ve optimum koşulların araştırılması

Yüksek Lisans Tezi i. Karbonatlama Çamurunun Sûzüîmesi Ve Optimum Koşulların Araştırılması Hasan TOöRUL Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı 1 996, Sayfa 9 1 }. karbonatlama çamurlu şerbetinin sabit basınçta süzül mesi ile elde edilen çamurun spesifik kek direncini belirlemek amacıyla çeşitli sıcaklık (70 °C, 80 °C, 85 öC) ve süzme basınçlarında (200 mmHg, 300 rnrnHg, 400 mmHg) vakum filtrasyonu uygulanmış, süzme işlemi sırasında kek direncinin basınçla çok değiştiği ve kekin sıkıştınlabilir bir kek olduğu anlaşılmıştır. Sıkıştırılabilirlik faktörleri 70 °C, 80 °C, 85 °C için sırasıyla 0.45, 0.45., 0.50 olarak hesaplanmıştır. 1. karbonatlama çamurunun süzülrnesi sırasında süzme hızı sıcaklığın artmasıyla artmıştır. Süzme işlemini kolaylaştırmak amacıyla süzme yardımcı maddesi olarak kizelgur ve perlit kullanılmıştır. Ortalama spesifik kek direncine önkoplama miktarının ve beslemeye katkı konsantrasyonunun etkilen de incelenmiştir. Önksplama ve beslemeye katkı tekniğinin birlikte uygulandığı deneylerde daha düşük ortalama spesifik kek dirençleri elde edilmiştir. Ayrıca deneylerde kullanılan filtrasyon düzeneği de ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Anahtar kelimeler: Süzme., 1. Karbonatlama Çamuru, Kizelgur, Perlit, Ortalama Spesifik Kek Direnci

Portakal kabuğu pektininin fizikokimyasal özellikleri ve pektin ekstraktının sabit basınç filtrasyonu

ÖZET Doktora Tezi PORTAKAL KABUĞU PEKTİNİNİN FİZİKOKİMYASAL ÖZELLİKLERİ VE PEKTİN EKSTRAKTININ SABİT BASINÇ FİLTRASYONU Filiz KAR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 1998, Sayfa: 165 Pektin, meyve ve sebzelerde doğal olarak bulunan hidrofılik kolloidal bir karbonhidrattır ve ticari olarak elma, portakal, greyfurt ve limon gibi meyvelerden üretilir. Portakal suyu ve konsantresi üretim artığı olan portakal kabuğu da, pektin üretimi için önemli hammaddelerden birisidir. Pektin; gıda, ilaç, tekstil ve kağıt endüstrilerinde jel yapıcı, stabilizator, emülsifiyan ve kıvam verici olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gıda endüstrisinde, pektin, hidrokolloid özelliği nedeniyle jel yapıcı olarak reçel ve şekerlemelerde, emülsiyon stabilitesini düzeltmek için meyve sularında ve süt proteinlerini stabilize etmek için süt ürünlerinde kullanılmaktadır. Ülkemizde pektin ihtiyacının tamamı ithalat yoluyla karşılanmaktadır. Son yıllarda tüketime hazır gıdalar sektöründeki gelişmeler nedeniyle, Türkiye'de pektin kullanımı yaygınlaştığından ihtiyaç giderek artmaktadır. Ülkemizde pektin üretimi yoktur, fakat meyve kabukları gibi zengin hammadde kaynaklarına sahiptir. Bu çalışmada, portakal kabuğundan pektin ekstraksiyonunda, pektin verimine ekstraksiyon süresi, sıcaklık ve pH gibi çeşitli faktörlerin etkisi araştırılmıştır.Portakal kabuğundan asit ekstraksiyonu ile elde edilen pektinin esterleşme ve amidasyon dereceleri, metoksil, asetil ve anhidrogalakturonik asit içeriği, viskozitesi, optik çevirme açısı ve % çökme değeri belirlenmiştir. Pektin çözeltilerinin viskozitesine L- askorbik asit, amonyum persülfat ve bazı şekerlerin etkisi incelenmiştir. Dektroz ve maltozun viskozite artırıcı özelliği, şekerlerin dehidratasyon etkisi ve hidrojen bağı oluşturma reaksiyonu yüzünden pektin molekülleri arasında agregatların oluşmasına bağlanmıştır. Pektin çözeltilerinin viskozitesi L-askorbik asidin depolimerizasyon etkisi ile azalmış, amonyum persülfat kullanılması durumunda artmıştır. HCI, AO ve EDTA ekstraksiyonlarıyla elde edilen pektinlerin intrinsik viskozite ve molekül ağırlığı değerleri Mark-Houwink-Sakurada eşitliğine uydurulmuştur. Bu, intrinsik viskozitenin bilinmesi durumunda portakal kabuğundan elde edilen pektin çözeltilerinin ortalama molekül ağırlıklarının bilinmesine yarar. 20 °C - 60 °C arasındaki beş farklı sıcaklık ve beş farklı konsantrasyon seviyelerinde pektin çözeltilerinin viskozitesine sıcaklık ve konsantrasyon etkisi incelenmiştir. Viskoziteye sıcaklık ve konsantrasyonun birlikte etkisini tarif eden eşitlikler türetilmiştir. Pektin ekstraktı, çeşitli sıcaklık ve basınç farklarında vakumda süzülmüş, ortalama spesifik kek dirençleri belirlenmiş ve ortalama spesifik kek direncinin filtrasyon basıncına bağlı olduğu bulunmuştur. Basınç düşüşü ve ortalama spesifik kek direnci arasındaki korelasyon, portakal kabuğu pektininin sıkıştırılabilir kek oluşturduğunu göstermiştir. Filtrasyon etkinliğini artırmak için süzme yardımcı maddesi olarak kizelgur kullanarak, önkaplama miktarı ve beslemeye katkı konsantrasyonunun sabit basınç filtrasyonu sonucu elde edilen keklerin ortalama spesifik kek direncine etkileri incelenmiştir. En düşük ortalama spesifik kek direnci, önkaplama ve çözeltiye katkı tekniğinin birlikte kullanılması durumunda elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Portakal Kabuğu, Pektin, Ekstraksiyon, Viskozite, Filtrasyon.

Boksit kullanılarak sulardan fosfat giderilmesi

ÖZET Doktora Tezi Boksit Kullanılarak Sulardan Fosfat Giderilmesi H. Soner ALTUNDOĞAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 1998, Sayfa: 302 Fosfatlar yüzey suları için önemli kirlilik potansiyeline sahip maddelerdir. Fosfor, tabii sularda meydana gelen ötrofikasyon olayının anahtar elementi olarak bilinir. Bu sebepten özellikle evsel atık sularda ve bazı endüstriyel atıklarda bulunabilen fosfatların giderilme zorunluluğu vardır. Fosfatlar, atık sularda inorganik (orto ve kondense) ve organik fosfat yapılarında bulunabilirler. Sulardan genellikle, biyolojik işlemler, kimyasal çöktürme ve bu ikisinin kombinasyonu olan yöntemlerle uzaklaştırılırlar. Ancak bu yöntemlerin bazı dezavantajları sebebiyle, son yıllarda adsorpsiyon teknikleriyle sulardan uzaklaştırılmaları da yoğun olarak araştırılmaktadır. Bu çalışmada alüminyum üretiminin ham maddesi olan boksit kullanılarak sulu ortamdan fosfatların uzaklaştırılması araştırılmıştır. Bu amaçla orijinal ve 600 °C'de 2 saat ısıtılarak aktifleştirilmiş boksit ile, orto, kondense (tripoli fosfat) ve organik (glisero fosfat) fosfatların adsorpsiyonuna çeşitli faktörlerin etkileri araştırılmıştır. İki veya üç fosfat türünü içeren çözeltilerden fosfatların giderilmesine pH'nın etkisi incelenmiştir. Ayrıca her iki adsorbentle orto, tripoli ve glisero fosfatları adsorbe etmiş örneklerden fosfatların desorpsiyonuna pH'nın etkisi incelenmiştir. Adsorpsiyon deneylerinden elde edilen sonuçlar adsorpsiyon izotermlerine uygulanmış ve bazı kinetik, termodinamik ve kütle transferi hesapları yapılmıştır. Son olarak fosfatların sürekli bir kolon sisteminde giderilmesini incelemek amacıyla -50+100 mesh fraksiyonundaki boksit örneği ilefarklı pH'lardaki orto, tripoli ve glisero fosfat çözeltilerinden fosfatın giderilmesi incelenmiştir. Boksit ile fosfat adsorpsiyonu önemli ölçüde pH'ya bağlıdır. Orto, tripoli ve glisero fosfatın orijinal boksit ile adsorpsiyonu için en uygun pH değerleri sırasıyla 4.45, 5.40 ve 3.20 olarak belirlenirken, bu değerler aktif boksit durumunda 4.32, 5.81 ve 4.72 olarak belirlenmiştir. Bu pH'larda 100 mi 10 mg-P/1 konsantrasyonuna ve 0.01 M NaCl içeriğine sahip orto, tripoli ve glisero fosfat çözeltilerinin 1 g orijinal boksit örnekleriyle 2 saat boyunca 25 °C'de temas ettirilmesiyle elde edilen giderme verimleri sırasıyla % 67.3, % 58.0 ve % 40 olarak gerçekleşmiştir. Aktif boksit durumunda optimum pH'larda elde edilen giderme verimleri sırasıyla % 73.8, % 76.7 ve % 71.1 olurken, bu giderme verimlerinin sağlanması için ihtiyaç duyulan doz orto fosfat için 2.5 g/l, tripoli ve glisero fosfat için ise 5 g/l olarak belirlenmiştir. Orijinal ve aktif boksit ile üç fosfat türünün de adsorpsiyonu adsorbent yüzeyindeki adsorplanan maddenin konsantrasyon değişimini esas alan birinci derece kinetik ifadeler olan Lagergren, Modifıye Freundlich ve Elovich eşitliklerine uyum göstermektedir. Orijinal boksit ile orto, tripoli ve glisero fosfat için 25°C'deki Lagergren hız sabitleri 0.028, 0.009 ve 0.055 dk"1; aktif boksit için ise 0.024, 0.014 ve 0.026 dk"1 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca artan sıcaklık ile hesaplanan adsorpsiyon hız sabitlerinin genel olarak arttığı belirlenmiştir. Aktifleştirme sonrası boksitin adsorpsiyon kapasitesi önemli ölçüde artmaktadır. Orijinal boksit ile orto, tripoli ve glisero fosfatın adsorpsiyonu için belirlenen Langmuir adsorpsiyon kapasiteleri 25 °C'de 1.045, 0.787 ve 0.606 mg-P/g iken aktif boksit için bu değerler sırasıyla 4.129, 2.251 ve 2.227 mg-P/g'dır. Ayrıca artan sıcaklık ile bu adsorpsiyon kapasitelerinin arttığı ve adsorpsiyon entalpi değişimlerinin endotermik olduğu belirlenmiştir. Orijinal boksit ile orto, tripoli ve glisero fosfatın adsorpsiyonu için entalpi değişimleri sırasıyla 14.68, 15.06 ve 8.17 kJ/gmol-P olurken, aktif boksit için bu değerler 25.36, 31.89 ve 34.89 kJ/gmol-P'dir. İki veya üç fosfat türünü içeren karışımlarla yapılan deneyler, gerek orijinal gerekse aktif boksit durumunda farklı fosfat türlerinin adsorpsiyonunun pH'ya bağlı olarak seçimlilik arz ettiğini ve fosfat türlerinin birbirlerinin adsorpsiyon etkinliğini azalttığını göstermiştir.Ill Fosfatların desorpsiyonu önemli ölçüde pH'ya bağlı olup, kuvvetli asidik ve bazik ortamlarda desorpsiyon verimleri yüksektir. Her iki adsorbentle üç fosfat türü için de minimum desorpsiyon etkinlikleri, adsorpsiyonun maksimum olduğu pH'lar civarında gerçekleşmektedir. Orijinal boksit ile başlangıç pH'sı 2.5 olan çözeltilerle yapılan kolon çalışmalarında orto, tripoli ve glisero fosfat için elde edile adsorpsiyon yoğunlukları 0.270, 0.163 ve 0.145 mg-P/g'dır. Elde edilen bu değerler kesikli çalışmalarda aynı boksit fraksiyonu için elde edilen değerlerden oldukça yüksektir. Orijinal ve aktif boksit ile orto, tripoli ve glisero fosfat adsorpsiyonunun bir ligand değişim mekanizmasıyla meydana geldiğine inanılmaktadır. Ligand değişiminde önemli rol oynayan boksitin yüzey hidroksil gruplarının miktarının aktifleştirmeyle arttığı belirlenmiştir. Orijinal ve aktif boksitin yüzey hidroksil gruplarının miktarının potansiyometrik titrasyon yöntemi kullanılarak sırasıyla 3.5 1x1 0"4 and 7. 19x1 0"4 mol OH/g olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Orto, kondense ve organik fosfat adsorpsiyonu, boksit, adsorpsiyon kinetiği, adsorpsiyon izotermleri, desorpsiyon

ECM yönlendirmeli entegre ağ modellemesiyle hasta siniflandirmasi

The extracellular matrix (ECM) plays a crucial role in tumor initiation, progression, and drug response. Consequently, the gene/protein expression signatures of ECM in tumors could serve as significant prognostic factors. This study aims to stratify lung adenocarcinoma (LUAD) patients using an ECM-guided multi-omic approach and further define ECM profiles of these groups through network modeling, providing deeper insights into prognosis and facilitating the selection of patient-specific therapies. Publicly available multi-omic datasets from 101 LUAD patients with paired tumor-normal adjacent tissue samples were used in this study. Tumors were labeled based on the multi-omic expression scores of ECM categories, followed by consensus clustering, resulting in four distinct patient clusters. For each patient, important ECM genes and transcriptional regulators were identified and utilized in network modeling. Various enrichment analyses were performed on the resulting networks, and scores were calculated for all enriched pathways, hallmarks, and transcriptional regulators for each patient. For each cluster, a consensus network was constructed using the patient networks, and a proximity analysis was performed to identify effective drug molecules. This study revealed patient groups representing different ECM grades, and these ECM grades showed distinct clinical features, mutation profiles, and cellular heterogeneity. It was shown that pathways closely relevant to metastasis like epithelial-to-mesenchymal transition and angiogenesis, cancer stemness like Wnt and hedgehog signaling, and cancer-related inflammation like TNF-alpha and NF-KB were also highly enriched in ECM grades of high severity. Drug screening revealed drugs that could be more effective on patients of a particular ECM grade. Overall, with this thesis, we were able to capture the heterogeneous nature of the ECM observed in tumors by partitioning patients with discrete ECM characteristics into groups that can be targeted with unique therapeutic approaches.

Şeker pancarı küspesinden aktif karbon elde edilmesi ve karakterizasyonu ve Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonunda kullanılması

ÖZET Yüksek Lisans Tezi Şeker Pancarı Küspesinden Aktif Karbon Elde Edilmesi, Karakterizasyonu ve Cu(II) İyonlarının Adsorpsiyonunda Kullanılması Muhammet Şaban TANYILDIZI Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı 1999, Sayfa 77 Atık su sistemlerinden ağır metallerin adsorpsiyonla uzaklaştırılmasında en çok kullanılan adsorbentlerden biri aktif karbondur. Aktif karbon ticari olarak odun, antrasit, linyit ve bitümlü kömürler gibi karbon içeriği yüksek maddelerden üretilmekle birlikte, badem ve kayısı çekirdeklerinin kabuklan, fındık ve hindistan cevizi kabukları, zeytin, şeftali ve üzüm çekirdekleri ile şeker kamışı bağası gibi bazı tarımsal yan ürünlerin de aktif karbon üretiminde kullanıldığı çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmada şeker endüstrisinin yan ürünü olan pancar küspesinin karbon dioksit akımında karbonize edilmesi ile aktif karbon üretimi amaçlanmıştır. Ayrıca hazırlanan aktif karbon örneklerinin bazı karakteristikleri belirlendikten sonra bu örnekler sulu çözeltilerden Cu(ü) iyonlarının adsorpsiyonunda kullanılmıştır. Karbonizasyon işlemi 50 gram pancar küspesinin sabit bir yatakta 15 ile 120 dakika arasında değişen sürelerde farklı sıcaklıklarda (350-750 °C) tutulması ile gerçekleştirildi. Pancar küspesinden aktif karbon elde edilme verimi karbonizasyon sıcaklığına ve süresine bağlı olarak azalmaktadır. Aktif karbon örneklerinin kül içeriği oldukça yüksektir. Hazırlanan aktif karbon örneklerinin sulu süspansiyonlarının pH'sı 8.55 -11.0n arasında değişmektedir ve yüksek sıcaklıkta uzun süreli karbonizasyonla elde edilen örneklerin pH değeri daha baziktir. Farklı şartlarda elde edilen aktif karbon örneklerinin iyot sayılan, karbonizasyon şartlarına bağlı olarak düzenli bir değişim göstermemektedir. Pancar küspesinin 400 °C'de 120 dakika süre ile karbonizasyonundan elde edilen aktif karbon örneğinin iyot sayısı 417.2 mg-Vg'dır. Bu tayin edilen en yüksek iyot sayısı değeridir. Elde edilen aktif karbon örneklerinin fenol adsorpsiyonu ile tayin edilen yüzey alanları karbonizasyon süresi ve sıcaklığı ile artmaktadır. Aktif karbon örneklerinin karbon içeriği karbonizasyon sıcaklığı ve süresine bağlı olarak azaldığı halde asitte çözünmeyen inorganik madde miktarı artmaktadır. Hazırlanan aktif karbon örnekleri ile Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonunun incelendiği deneylerde, en etkin gidermenin pancar küspesinin 750 °C'de 120 dakika süre ile karbonizasyonundan elde edilen aktif karbon örnekleri (A-120-750) ile sağlandığı belirlenmiştir. Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonu için optimum pH 5.30 olarak belirlenmiştir. Bu pH'da 50 mg/1'lik bakır çözeltisinin 1 g/l dozunda aktif karbonla 180 dakika süre ile oda sıcaklığında temas ettirilmesi sonucunda mevcut bakırın % 72.0'si giderilmiştir. Aynı şartlarda pH'mn 7.8'e çıkarılmasıyla bakır iyonlarının tamamı giderilmiştir. Ancak pH'mn 5.30'dan daha yüksek olduğu ortamlarda Cu(II) iyonları hidroksit halinde çökeceğinden, diğer adsorpsiyon parametreleri ile ilgili deneyler pH 5.30'da gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon prosesi için dengelenme süresi 180 dakika olarak tespit edilmiştir. Aktif karbon dozunun artırılmasıyla adsorpsiyon veriminin arttığı ve 3 g/l dozunda aktif karbonun (A-120-750) kullanılmasıyla 50 mg/l'lik çözeltideki bakırın % 99.6'sı giderilmiştir. Diğer taraftan 20, 40 ve 60 °C'de yapılan deneylerinin sonuçlan Langmuir ve Fruendlich izotermlerine uygulanmıştır. Hesaplanan izoterm sabitlerinden, bakır adsorpsiyon veriminin sıcaklıkla arttığı belirlenmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesinin (qmax) 20, 40 ve 60 °C'deki değerleri sırasıyla 63.69, 74.63 ve 78.12 mg/g olarak tespit edilmiştir. Kf'in değerleri qmax'a göre düşük olmakla birlikte, sıcaklıkla daha belirgin bir şekilde artmaktadır. Proses için entalpi değişimi, incelenen sıcaklık aralığında 8373.2 j/mol olarak hesaplanmıştır. Prosesin serbest enerji değişimi negatiftir ve değeri sıcaklığa bağlı olarak 21.1 1 ile 25.14 kj/mol arasında değişmektedir.m Sonuç olarak pancar küspesinden hazırlanan aktif karbonla sulu çözeltilerden Cu(II) iyonlarını etkili bir şekilde uzaklaştırmak mümkündür. İzoterm eşitliklerinden hesaplanan adsorpsiyon kapasitelerinin yüksek olması yukarıdaki düşünceyi teyit etmektedir. Ancak, karbonizasyon işlemlerinin yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi maliyet yönünden önemli bir dezavantaj olarak değerlendirilebilir. Anahtar Kelimeler: Aktif karbon, Bakır, Adsorpsiyon, Şeker pancarı küspesi.

Odunun sıvılaştırılması

ÖZET Doktora Tezi ODUNUN SIVELAŞTIRILMASI Melek YILGIN FIRAT ÜNİVERSİTESİ Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2000, Sayfa: 119 Nüfûsu hızla çoğalan dünyamızda doğal kaynakların verimli bir şekilde kullanılması insan ihtiyaçlarının karşılanmasında çok önemli hale gelmiştir. Gelişmiş sanayi ülkelerinde odunun yakıt olarak kullanılması en az düzeye indirilmiştir. Oysa ülkemizde odun halen yaygın bir şekilde yakıt olarak kullanılmaktadır. Odunun yerine memleketimizde bol miktarda bulunan kömür kullanılarak odundan tasarruf sağlamak ve odunu kimyasal yollarla ekonomik değeri daha yüksek ürünlere çevirmek daha akıllıca bir yöntemdir. Bunun için uygun olan yöntemler biyokütle (biomass) adı verilen bitkisel kökenli materyallerin direkt sıvılaştırılması, piroliz ve yüksek basınçta sıvılaştırma çalışmalarıdır. Bu çalışmada, odunun sıvılaştınlmasında uygulanan adımların sıvı ürün verimi yönünden daha avantajlı hale getirilmesi koşullarını araştırmak üzere odundan hazırlanan sulu çamurun sıvılaştırılması incelendi. Bu inceleme çamurun hazırlanması ve reolojisi; tane büyüklük dağılımı; çamurun sıvılaştırma reaksiyonuna sıcaklığın,II katalizörlerin etkisini ve sıvılaştırma süresince çamur ve elde edilen yağların nitelik ve nicelik yönünden izlenmesini kapsamaktadır. Bu yüzden yağların niteliksel olarak incelenmesinde TGA, FTIR ve GC tekniklerinden yararlanıldı. Sıvılaştırmada alkali katalizörlerin etkisi Na2CÛ3 ve K2CO3 bileşikleri, asit katalizörlerin etkisi ise sadece formik asit (HCOOH) beraberinde incelendi. Çamur hazırlamada hem kuru, hemde yaş öğütülmüş odun kullanıldı. Odun-su karışımlarına en uygun akış modelinin Ostwald-de Waele modeli olduğu ve hazırlanan karışımların viskozitelerinin odun miktarı ile hızla arttığı görüldü. Sulu öğütmeden elde edilen çamurun miktar kesri dağılımı, öğütme süresine bağlı olarak suyun penatrasyonu ile önce odundaki lifli yapının şişmesi sonucu tane boyutunun artması sonra öğütme ile şişen yapının boyutunun küçülmesi şeklindedir. Kuru öğütme sonucu elde edilen miktar kesri dağılımı ise öğütme veya tane büyüklüğünün ölçümü sırasındaki elektrostatik kuvvetler nedeniyle topaklaşma da olabileceğini ve bunun iri tanelerin miktar kesirlerini artırabileceğini göstermektedir. Sıvılaştırma üzerine asitli (HCOOH) ve alkali (Na2C03, K2CO3) katalizörlerin etkisinin araştırıldığı deneylerde, asit katalizörün gerek yağ verimi gerekse yağdaki karbon yüzdesi yönünden diğer alkali katalizörlere göre daha etkili olduğu bulundu. Bu yüzden diğer parametrelerin (sıcaklık, sıvılaştırma süresi ve tane boyutunun sıvılaştırma üzerindeki etkisi) incelendiği bütün deneylerde asit katalizörü kullanıldı. Farklı sıcaklıklarda (250, 300 ve 350 °C) maksimum yağ verimi elde edilinceye kadar zamana bağlı olarak yürütülen deneylerde sıcaklık arttıkça yağ veriminin arttığı buna karşın her bir sıcaklık için zamanla yağ veriminin maksimum bir değere ulaştığı ve daha sonra azaldığı görüldü. Tane boyutunun elde edilen yağın özellikleri üzerinde etkili olmadığı; fakat odunun su ile çamuru şeklinde kullanılmasının talaş ve odun tozuna göre sıvılaştırmadaIll yağ verimini arttırdığı bulundu. Bu durumun da önceden odun taneciklerine çözücü penatrasyonundan kaynaklandığı sonucuna varıldı. Her üç sıcaklıkta (250, 300 ve 350°C) zamana bağlı olarak yürütülen deneylerde elde edilen yağların FTIR analizleri oldukça benzer olduğu ve temel oksijenli fonksiyonel grupların hemen hemen hepsine işaret ettiği bulundu. Termal gravimetrik analizler ısıl bozunma sırasında bir takım kondenzasyon reaksiyonlarında meydana geldiğini gösterirken GC analizleri yağların zamanla birtakım polimerizasyon ve oksidasyon reaksiyonlarına uğradıklarını göstermektedir. Anahtar kelimeler: Odun, Sıvılaştırma, Reoloji, Pirolitik yağ

Rhizopus oryzae'den laktik asit üretimi

ÖZET Yüksek Lisans Tezi RHIZOPUS ORYZAE ' DEN LAKTİK ASİT ÜRETİMİ Şule BULUT Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı 2001, Sayfa 106 Bu çalışmada, küf mantarı olan Rhizopus oryzae' den laktik asit üretimi için gerekli proses şartlan hem erlenlerde hem de biyoreaktörde incelenmiştir. Laktik asit üretimine, karbon kaynağının, başlangıç pH' sının, karıştırma hızının ve başlangıç spor konsantrasyonunun etkisi izlenmiştir. Erlenlerde, mikroorganizma serbest ve poliüretan destek maddesine tutuklanmak üzere iki farklı biçimde kullanılmıştır. Erlenlerde serbest haldeki mikroorganizmalarla yapılan çalışmalarda, 5 farklı karbon kaynağının ( glikoz, sakkaroz, melas, keçiboynuzu ve buğday kepeği ) laktik asit üretimine etkisi araştırılmıştır.. Ayrıca karbon kaynağının direkt olarak kullanılmasının veya bazı ön işlemlerden geçirilerek (kaynatma, ekstrakte etme, bazı katkı maddeleri ilave etme v.b.) kullanılmasının fermantasyon üzerine etkileri ayrı ayrı incelenmiştir. Başlangıç pH' sı, karıştırma hızı ve başlangıç spor konsantrasyonun etkisi glikoz içeren sentetik bir ortamda incelenmiştir. Farklı karbon kaynaklarının kullanıldığı çalışmalarda, oluşan en yüksek laktik asit miktarları 59.95, 20.07, 49.28, 36.86 ve 23.47 g/L konsantrasyonlarında olup, bu değerler sırasıyla 150 g/L glikoz, 50 g/L sakkaroz,II 400 g/L melas, % 10 (w/w) ekstrakte edilmiş keçiboynuzu ve 50 g/L buğday kepeği + 50 g/l glikoz içeren besi ortamları için elde edilmiştir. Edenlerde mikroorganizmanın poliüretan destek maddesine tutuklanarak kullanıldığı deneylerde, iki farklı karbon kaynağı (glikoz ve melas) seçilmiştir. Başlangıç pH'sı, karıştırma hızı ve spor konsantrasyonunun etkisi, serbest mikroorganizma çalışmalarında olduğu gibi glikoz içeren besi ortamında yapılmıştır. Rhizopııs oryzae' nin immobilize halde kullanıldığı deneylerde üretilen maksimum laktik asit 88.75 g/L olup, bu değer 150 g/L glikoz içeren besi ortamında elde edilmiştir. Edenlerde tutuklanmış haldeki Rhizopııs oryzae'nin tekrar kullanılabilirliğini incelemek amacıyla, kullanılmış besiyeri, aynı şartlardaki taze besi yeri ile 2, 3, 4 ve 5 günlük aralıklarla değiştirilmiştir. En iyi sonuçlar değiştirme işleminin 2 günlük aralıklarla yapılmasında elde edilmiş ve 51.7 g/L konsantrasyonuna ulaşan maksimum laktik asit daha sonraki tekrarlamalarda hemen hemen aynı seviyelerde kalmıştır. Deneylerin bir diğer aşamasında laktik asit fermantasyonu, karıştırman reaktörde gerçekleştirilmiştir. Substrat olarak 150 g/L konsantrasyonunda glikozun kullanıldığı bu deneyde R.oryzae' nin gelişiminin ve laktik asit fermantasyonunun, havalandırmalı şartlardaki değişimi incelenmiştir. En yüksek laktik asit miktarı, 216. saatte 102.78 g/L konsantrasyonunda elde edilmiştir. Bu miktar, yapılan tüm deneylerde elde edilen en yüksek laktik asit konsantrasyonu olup, bu da Rhizopus oryzae'den laktik asit üretiminde ölçek büyütmenin (scale-up) avantajlı olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler : Laktik asit, Rhizopııs oryzae, katı-hal fermantasyonu, proses şartlan, immobilizasyon.

CDC reaktörlerinde kütle transferi ve akışkanların hidrodinamik özelliklerinin bulunması

T.C. FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÖZET Yüksek Lisans Tezi CDC REAKTÖRLERİNDE KÜTLE TRANSFERİ VE AKIŞKANLARIN HİDRODİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASI Ramazan ORHAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2001, Sayfa8l Aşağı Doğru Birlikte Akışlı Temas Reaktörü (CDCR) özellikle sıvı fazdaki kütle transfer verimini arttırmasından dolayı, diğer klasik gaz-sıvı temas edicilere göre birtakım avantajlar sağlamaktadır. Bu nedenle bu çalışmada CDCR kullanarak gaz fazdan sıvı faza oksijen transferi araştırıldı. CDCR kolonun üstünden gaz fazı dağıtmak ve sürüklemek için yüksek hızdaki sıvı jetinin kinetik enerjisini kullanır. Kolona giren gaz sıvı jetinin kinetik enerjisi şiddetli türbülans ve karışma sağlayarak kolonun üstünden aşağıya kolonun altına kadar yoğun gaz kabarcık matriksi sağlar. Bu çalışmada, aşağı doğru birlikte akışlı temas reaktörünün kütle transfer özellikleri ve hidrodinamik davranışları, üç farklı orifıs çapında (?.. 3 ve 4 mm) farklı sıvılar ve gliserinin farklı konsantrasyonları için çalışıldı. Hacimsel kütle transfer katsayısı (ki, o) ve gaz tutuş kesri değerleri her orifıs çapı için sıvı ve gaz akış hızları artışıyla arttı. Hava-su sisteminde elde edilen kLa, gaz tutuş kesri ve dispersiyonII yüksekliği değerleri hem hava-% 0.5 gliserin hem de hava-% 0.5 glikoz sistemindeki değerlerden daha yüksek bulundu. Tüm şartlarda ortalama kabarcık çapını bulmak için fotoğrafik teknik kullanıldı ve kabarcıkların çapları hava-su, hava-%0.5 gliserin ve hava-%0.5 glikoz için sırasıyla 3.867 mm, 3.445 mm ve 2.853 mm olarak ölçüldü. Bundan başka kabarcık çapları ve oluşumu üzerinde hidrodinamik şartlar ve sıvı özelliklerinin etkisi belirlendi. Anahtar Kelimeler : Aşağı doğru birlikte akış, Kütle Transferi, Gaz Tutuş Kesri, Dispersiyon yüksekliği

Kromun sulu ortamdan ferritleştirmeyle giderilmesi ve stabilizasyonu

ÖZET Doktora Tezi KROMUN SULU ORTAMDAN FERRİTLEŞTİRMEYLE GİDERİLMESİ VE STABİLİZASYONU Mehmet ERDEM Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2001, Sayfa: 156 Krom sularda +3 ve +6 oksidasyon basamaklarında bulunur. +6 oksidasyon basamağındaki şeklinin toksik ve kanserojen olması nedeniyle Öncelikli kirleticiler arasında sayılan kromun içme sularında bulunmasına müsaade edilen miktarı 0.05 mg/1 ile sınırlandırılmıştır. Madencilik ve metalürji başta olmak üzere metal kaplama, deri, boya, seramik, cam, tekstil ve kağıt endüstrileri ve güç santrallarının atıksuları krom içerebilirler. Atıksulardaki Cr(m) çöktürme ile uzaklaştırılabilirken Cr(VT)'nın giderilebilmesi için önce kükürt dioksit, alkali metal sülfitler ve demir(II) sülfat gibi maddeler kullanılarak indirgenmesi gerekir. Daha sonra, bir alkali kullanılarak hidroksitler şeklinde çöktürülmek suretiyle uzaklaştırılır. Ağır metal arıtımında oluşan bu ikincil atıklar asidik yağışlarla ve/veya kompleks oluşturucu maddelerle temas ederek yeniden çözünebilirler. Bu nedenle bu atıkların çevreye atılmadan önce uygun bir şekilde stabilize edilmesi gerekir. Ağır metal atıklarını stabilize etmek için uygulanan çeşitli yöntemlerden birisi de spinel yapıdaki ferrit bileşiklerine dönüştürmektir. Ferritleştirme yüksek sıcaklıklarda termik olarak gerçekleştirilebildiği gibi çözelti ortamında da yapılabilir. Bunun için ağır metal iyonları demir(II) iyonları ile birlikte hidroksitler halinde çöktürülür ve ferrit kristalleri teşekkül ettirilir. Ferrit çökeltileri sıkı istiflenmiş kristal yapıda, az hacimli,-II kolay süzülebilen ve manyetik ayırmayla da kolay ayrılabilen ve en önemlisi de daha kararlı maddelerdir. Bu çalışmada önce, sodyum sülfit ve demir II sülfat kullanılarak Cr(VI)'nın indirgenmesiyle elde edilen çözeltilerdeki Cr(III) iyonlarının ferritleştirmeyle giderilme şartlan incelenmiştir. Daha sonra, elde edilen ferritlerin değişik pH'lardaki mineral asit ortamında ve sitrik asit, askorbik asit, oksalik asit, tartarik asit, asetik asit, EDTA, hümik asitin sodyum tuzu ve amonyak gibi kompleks oluşturucu maddelerin varlığındaki çözünme özellikleri araştırılmıştır. Yapılan testler klasik çöktürmeyle oluşturulan krom ve demir-krom karışık çökeltilerine de uygulanarak krom giderme ikincil atıklarının çevresel açıdan kararlılıkları kıyaslanmıştır. Ayrıca, demir-krom karışık hidroksit çökeltisinin çeşitli sıcaklıklarda ısıtılmasıyla elde edilen ürünler de test edilerek ısıtmayla bir stabilizasyonun sağlanıp sağlanmadığı belirlenmiştir. Diğer taraftan, çalışmada elde edilen değişik kromlu atık modellerine, USEPA'nın katı atıkların kirliliğinin tespiti için önermiş olduğu ekstraksiyon testleri de uygulanarak bu ikincil atıkların kirlilik potansiyelleri belirlenmiştir. Yapılan deneylerde, Cr(VI)'nın sodyum sülfit vasıtasıyla indirgendiği çözeltide 100 mg/1 konsantrasyonundaki Cr(IH)'ün ferritleşmesi için karışım pH'sının 9, sıcaklığın 50°C, karıştırma hızının 300 rpm ve sürenin 60 dakika olduğu şartlarda en uygun Fe2+/Cr3+ oranının 16 olduğu belirlenmiştir. Demir II sülfatla indirgenmiş çözeltide, ortamdaki demir iyonları da dikkate alınarak yapılan deneylerde, yukarıda belirtilen şartlarda ferritleştirme için uygun Fe27Cr3+ oranının 18 olduğu bulunmuştur. Mineralojik analizler kromit yapısındaki bir ters ferritin yanında demir(III) oksitlerin teşekkül ettiğini göstermektedir. Sulu ortamda ferritleştirmeyle kromun tamamı giderilirken demirin ise çözeltide oldukça düşük miktarlarda olduğu bulunmuştur. USEPA ekstraksiyon testlerinde, ferrit içerikli atık modellerinden ve demir-krom hidroksit içerikli klasik çöktürme atığından çözünen kromun müsaade edilen limit olan 5 mg/l'nin altında kaldığı tespit edilmiştir. Ekstraksiyon testlerinin birinde (TCLP testinde), sodyum sülfitle indirgenmiş ortamda klasik yöntemle çöktürme ile elde edilen krom hidroksit çökeltisinden çözeltiye geçen kromun belirtilen limitin üzerinde olduğu bulunmuştur. Diğer taraftan, tüm katı atık modelleri ile değişik konsantrasyon ve pH'larda, kompleksleştiriciler varlığında yapılan çözündürme testlerinde, söz konusu atıklardan çözünerek sulu ortama geçen krom ve demirin önemli konsantrasyonlaraIII vardığı belirlenmiştir. Asiditenin, kompleksleştirici madde konsantrasyonunun ve temas süresinin artmasıyla çözünen metal miktarı da artmaktadır. Ferritleştirme yöntemleriyle elde edilen katı atık modellerinin asidik ortamlarda kompleksleştiriciler varlığındaki çözünmeleri klasik çöktürme yöntemiyle elde edilen modellere göre daha düşük olmaktadır. Katı atık modellerinin çözünme özelliklerinin genel bir sonucu olarak, kromun demirle birlikte ve yaş ya da kuru yöntemle spinel oksitlerine veya hiç olmazsa oksitlerine dönüştürülmesinin daha sonra çevredeki etkilerinin minimuma düşürülmesi bakımından önemli olduğu ifade edilebilir. Ayrıca, bu çalışmanın sonuçları, ağır metalleri içeren katı atıkların ekstraksiyon testlerinin, her metal için tabiattaki muhtemel etkileşimleri yansıtıcı bir şekilde ve kompleksleştiricileri de içeren ortamlarda yapılması gerektiğini akla getirmektedir. Anahtar kelime: Ferrit, krom giderme, stabilizasyon, çözünürlük, katı atık.