Tekstil atıklarından elde edilen mikrokristalin selüloz katkılı polimerik kürelerin boya gideriminde kullanımı
Use of polymeric beads incorporated with microcrystalline cellulose derived from textile waste for dye removal
- Tez No: 1008461
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURÇAK KAYA ÖZSEL, DOÇ. DR. FATMA DEMİRCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Asidik hidroliz, Metilen mavisi, Selüloz, Adsorption, Acidic hydrolysis, Methylene blue, Cellulose
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
In this thesis study, cellulose-based fluffs (short fibers) with no economic value, generated as waste during cotton fabric pretreatment processes (singeing, gassing) in the textile industry, were valorized for the production of microcrystalline cellulose (MCC). The obtained MCC was used as an additive in polyvinylidene fluoride (PVDF)-based polymeric beads, and the adsorption performance of these beads for methylene blue (MB) removal was investigated in detail. MCC was produced via acid hydrolysis, and the process conditions were optimized by varying sulfuric acid concentration, temperature, and reaction time. As a result of the optimization studies, the optimum hydrolysis conditions were determined as 40 wt % H₂SO₄, 50 °C, and 1.5 h. The MCC obtained under optimum conditions was thoroughly characterized using FTIR, XRD, and SEM analyses. PVDF-based polymeric beads were prepared using the non-solvent induced phase separation (NIPS) method. Three different polymeric bead samples containing 0% (0S-PVDF), 20% (20S-PVDF) and 40% (40S-PVDF) MCC were fabricated, and their structural and surface properties were characterized by SEM, FTIR, and BET analyses. SEM images revealed that increasing MCC content enhanced surface roughness and promoted the formation of a more porous internal structure. BET analysis indicated that with increasing MCC loading, pore size decreased while specific surface area increased. Within the scope of adsorption experiments, the effects of contact time, pH, adsorbent dosage, initial dye concentration, and temperature on adsorption performance were evaluated. Time-dependent studies showed a rapid initial adsorption for all samples, and the highest equilibrium adsorption capacity was determined as 0.83 mg g⁻¹ for 40S-PVDF. The most pronounced effect of pH increase on adsorption capacity was observed for 0S-PVDF, whereas MCC-containing polymeric beads exhibited higher adsorption capacities than the pristine sample under all pH conditions. Increasing adsorbent dosage enhanced adsorption capacity up to a certain point, while increasing initial dye concentration generally increased qe values, although this increase became limited beyond a specific concentration. It was determined that temperature variation had no significant effect on the adsorption capacity, and the system was shown to be effectively applicable at room temperature. Kinetic modeling results demonstrated that the adsorption process for 0S-PVDF and 20S-PVDF samples could be largely explained by the intraparticle diffusion model. However, the high conformity of the 20S-PVDF beads to the pseudo-second-order kinetic model suggests that surface interactions, in addition to diffusion, play a significant role in the adsorption mechanism. In contrast, the adsorption behavior of 40S-PVDF beads was better represented by the pseudo-second-order kinetic model, indicating a transition from a diffusion-controlled mechanism to one dominated by surface interactions with increasing MCC content. In terms of adsorption isotherms, pristine PVDF beads followed the Dubinin–Radushkevich model, whereas MCCcontaining samples exhibited better agreement with the Langmuir model. Reusability studies showed that 40S-PVDF beads maintained 91–96% of their adsorption performance over five consecutive cycles. These findings demonstrate that MCC-loaded PVDF polymeric beads possess strong potential as high-performance, sustainable, and reusable adsorbent materials for the treatment of dye-contaminated wastewater.
Özet (Çeviri)
Bu tez çalışmasında, tekstil sektöründe pamuklu kumaş ön terbiye işlemleri (yakma, gaze) sırasında atık olarak ortaya çıkan, ekonomik değeri olmayan selüloz esaslı havlar (kısa lifler) değerlendirilerek mikrokristalin selüloz (MKS) üretilmiştir. Elde edilen MKS, poliviniliden florür (PVDF) esaslı polimerik kürelerde katkı maddesi olarak kullanılmış ve hazırlanan bu polimerik kürelerin metilen mavisi (MM) giderimi üzerindeki adsorpsiyon performansı detaylı olarak incelenmiştir. MKS asit hidrolizi ile elde edilmiş; bu süreçte farklı sülfürik asit konsantrasyonları, sıcaklık ve süreler kullanılarak işlem koşullarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon sonucunda en uygun hidroliz koşulunun kütlece %40 H2SO4, 50 °C ve 1,5 saatlik süre olduğu belirlenmiştir. Optimum koşullarda elde edilen MKS'nin FTIR, XRD ve SEM analizleri ile detaylı karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. PVDF esaslı polimerik küreler, çözücü olmayan kaynaklı faz ayırma (NIPs) yöntemi ile hazırlanmış, MKS katkı oranları %0 (0S-PVDF), %20 (20S-PVDF) ve %40 (40SPVDF) olacak şekilde üç farklı polimerik küre hazırlanmış ve karakterizasyon amacıyla SEM, FTIR ve BET analizleri gerçekleştirilmiştir. SEM görüntüleri sonucunda MKS katkısındaki artışın, polimerik kürelerin yüzeyinde pürüzlülüğü artırdığı ve iç yapıda daha fazla gözenek oluşumuna neden olduğu görülmüştür. BET analizlerinde ise katkı oranıyla birlikte gözenek boyutunun azaldığı ve yüzey alanının arttığı belirlenmiştir. Adsorpsiyon deneyleri kapsamında süre, pH, adsorban miktarı, başlangıç boya konsantrasyonu ve sıcaklık parametrelerinin adsorpsiyona etkisi incelenmiştir. Zamana bağlı çalışmalarda tüm numunelerde hızlı bir başlangıç adsorpsiyonu gözlenmiş, denge halinde en yüksek adsorpsiyon kapasitesi değeri 40S-PVDF'de 0,83 mg g⁻¹ olarak belirlenmiştir. pH artışı ile adsorpsiyon kapasitesindeki en belirgin farklılık 0S-PVDF'de gözlemlenmiş, MKS katkılı polimerik küreler ise tüm pH koşullarında katkısız olana kıyasla daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi sergilemiştir. Adsorban miktarında artış ile adsorpsiyon kapasitesi belli bir noktaya kadar artış göstermiş iken başlangıç boya konsantrasyonundaki artış ise genel olarak qe değerini yükseltmiş fakat belirli bir değer sonrasında bu artışlar sınırlanmıştır. Sıcaklık değişiminin adsorpsiyon kapasitesi üzerinde etkisiz olduğu belirlenmiş olup, sistemin oda sıcaklığında etkin bir şekilde uygulanabilir olduğu gösterilmiştir. Polimerik kürelere ait kinetik modelleme sonuçları, 0S-PVDF ve 20S-PVDF örneklerinde adsorpsiyon sürecinin büyük ölçüde parçacık içi difüzyon modeli ile açıklanabildiğini göstermiştir. Bununla birlikte, 20S-PVDF kürelerinin yalancı ikinci derece kinetik modele de yüksek uyum sergilemesi, bu örnekte difüzyonun yanı sıra yüzey etkileşimlerinin de adsorpsiyon sürecine önemli katkı sağladığını ortaya koymaktadır. Öte yandan, 40S-PVDF polimerik kürelerinde adsorpsiyon davranışının yalancı ikinci derece kinetik model ile daha iyi temsil edilmesi, artan MKS katkı oranı ile birlikte adsorpsiyon mekanizmasının difüzyon kontrollü bir yapıdan yüzey etkileşimlerininde etkin olduğu bir yapıya dönüştüğünü göstermektedir. İzoterm modellerinde katkısız PVDF küreleri Dubinin–Radushkevich modeline uyum gösterirken, katkılı örneklerde Langmuir modeli uyumlu bulunmuştur. Yeniden kullanılabilirlik çalışmalarında 40S-PVDF küreleri beş döngü boyunca %91- 96 arasında performans korunumu göstermiştir. Bu sonuçlar, MKS katkılı PVDF polimerik kürelerin boyalı atık suların arıtımında yüksek performanslı, sürdürülebilir ve tekrar kullanılabilir adsorban materyaller olarak güçlü bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Benzer Tezler
- Tekstil atıklarından elde edilen kompozit ısı yalıtım malzemelerinin incelenmesi
Investigation of thermal insulation composite materials obtained from textile waste
BUKET TURAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İBRAHİM ÜÇGÜL
- Tekstil atıklarından elde edilen plakaların mekanik, termal ve akustik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the mechanical, thermal and acoustic behaviour of plates obtained from textile wastes
MÜRVET MIHÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiDüzce ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT SOLAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT KILINÇEL
- Materyal ve bazı eğirme parametrelerinin akrilik içeren tekstil atıklarından elde edilen open end ipliklerinin kalite özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigetion of the effects of materials and some spinning parameters on the quality properties of open end yarns made from textile wastes containing acrylic
EMİNE SONGÜL YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUşak ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHU DEMİRÖZ GÜN
- Karbonlu atıklardan elde edilen aktif karbonların VOC pasif örnekleyici olarak kullanımı
The use of activated carbons produced from carbonaceous waste in passive samplers for the VOC
İMRAN GÜNEY AFACAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
KimyaEge Üniversitesiİş Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA NİL ERTAŞ
DOÇ. DR. AHMET ÇAY
- Endüstriyel tekstil atıklarından kimyasal ve fiziksel aktivasyon yöntemleri ile aktif karbon üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of activated carbon from industrial textile waste through chemical and physical activation methods
DİLEK ŞARAPNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Kimya Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiUygulamalı Bilimler ve Teknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. YUNUS ÖNAL