Atık tabanlı biyoçar katot ve sol-jel yöntemi ile ti/sno2-sb anotların geliştirilmesi: Elektrokimyasal özellik-performans ilişkisi ve elektro-fenton/elektrooksidasyon proseslerinde asetamiprid giderimi
Development of waste-derived biochar cathodes and sol–gel-synthesized ti/sno2-sb anodes: Electrochemical properties-performance relationship and acetamiprid removal by electro-fenton/electrooxidation processes
- Tez No: 1015506
- Danışmanlar: PROF. DR. SEVİL VELİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, elektrokimyasal ileri oksidasyon proseslerinde kullanılmak üzere anot ve katot malzemeleri sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve performansları Asetamiprid (AST) giderimi üzerinden değerlendirilmiştir. Sol-jel temelli çok katmanlı kaplama yöntemi ile Ti/SnO2-Sb anotlar üretilmiş ve kaplama çözeltisinin jel kıvamı ile katman sayısının yüzey morfolojisi, film kalitesi ve elektrokatalitik performans üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yüksek jel kıvamı ve 11 katmanlı optimum kaplama koşulu, homojen ve kompakt bir yüzey oluşturmuş, aktif bölge sayısını artırmış ve oksijen oluşum potansiyelini yükseltmiştir. Elektro-Fenton (EF) prosesi için ise odun talaşı kaynaklı karbon katot geliştirilmiştir. Katot; farklı piroliz sıcaklığı, süre ve biyokütle:üre oranları kullanılarak modifiye edilmiştir. 700 °C, 2 saat ve 1:2'lik biyokütle:üre oranında hazırlanan biyoçar katot, gözenekli yapısı, yüksek akım yoğunluğu, düşük başlangıç potansiyeli ve etkin yük transferi ile optimum performans sergilemiştir. Optimum kaplama koşullarında sentezlenen anodun kullanıldığı elektrooksidasyon prosesi Box- Behnken tasarımı ile optimize edilmiş ve optimum proses koşulları pH 3, akım yoğunluğu 49,87 mA/cm2 ve reaksiyon süresi 3,99 saat olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda AST ve toplam organik karbon (TOK) giderimleri sırasıyla %97,45 ve %58,46 elde edilmiş ve maliyet analizi sonucunda işletme maliyeti 30,18 $/m3 olarak hesaplanmıştır. Optimum modifikasyon koşullarında hazırlanan biyoçar katodun kullanıldığı EF prosesi aynı tasarım kullanılarak optimize edilmiş ve pH 3,05, potansiyel -0,83 V, Fe2+ dozu 0,69 mM, elektrolit konsantrasyonu 0,058 M ve reaksiyon süresi 2,95 saat olarak belirlenmiştir. AST ve TOK giderimleri sırasıyla %99,27 ve %53,36'ya ulaşmış ve işletme maliyeti 19,66 $/m3 olarak saptanmıştır. Elde edilen sonuçlar, kaplama ve biyoçar modifikasyon parametrelerinin malzeme performansını belirlemede kritik rol oynadığını ve geliştirilen elektrotların uzun süreli kullanımda stabil davrandığını göstermektedir. Bu çalışma, sürdürülebilir, ekonomik ve yüksek performanslı anot-katot tasarımı için sistematik bir yaklaşım sunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, anode and cathode materials were synthesized, characterized, and their performances were evaluated based on the removal of acetamiprid (ACT) for use in electrochemical advanced oxidation processes. Ti/SnO2-Sb anodes were produced using a sol-gel-based multilayer coating method, and the effects of the gel consistency of the coating solution and the number of coating layers on surface morphology, film quality, and electrocatalytic performance were investigated. A high gel consistency and an optimum coating condition of 11 layers produced a homogeneous and compact surface, increased the number of active sites, and enhanced the oxygen evolution potential. For the electro-Fenton (EF) process, a wood sawdust-derived carbon cathode was developed. The cathode was modified by varying the pyrolysis temperature, time, and biomass:urea ratio. The biochar cathode prepared at 700 °C for 2 h with a biomass:urea ratio of 1:2 exhibited optimal performance due to its porous structure, high current density, low onset potential, and efficient charge transfer. The electrooxidation process using the anode synthesized under optimum coating conditions was optimized using a Box-Behnken design, and the optimum process conditions were determined as pH 3, a current density of 49.87 mA/cm2, and a reaction time of 3.99 h. Under these conditions, ACT and total organic carbon (TOC) removal efficiencies of 97.45% and 58.46% were obtained, respectively, and the operating cost was calculated as 30.18 $/m3. The EF process employing the biochar cathode prepared under optimum modification conditions was also optimized using the same design. The optimum conditions were determined as pH 3.05, a potential of -0.83 V, an Fe2+ dose of 0.69 mM, an electrolyte concentration of 0.058 M, and a reaction time of 2.95 h. ACT and TOC removal efficiencies reached 99.27% and 53.36%, respectively, and the operating cost was determined as 19.66 $/m3. The results demonstrate that coating and biochar modification parameters play a critical role in determining material performance and that the developed electrodes exhibit stable behavior during long-term operation. This study provides a systematic approach for the design of sustainable, cost-effective, and high-performance anode–cathode materials.
Benzer Tezler
- IoT tabanlı katı atık yönetim sistemi tasarımı
IoT based waste management system design
SAVAŞ BIÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBahçeşehir ÜniversitesiMühendislik Yönetimi Bilim Dalı
PROF. DR. GÜL TEKİN TEMUR ASLAN
- BİLSTM tabanlı derin öğrenme modeli ile belediye katı atık tahmini, biyogazdan elektrik enerjisi üretimi ve sera gazı azaltım potansiyelinin incelenmesi: Şırnak ili örneği
Investigation of municipal solid waste forecasting, electricity generation from biogas, and greenhouse gas mitigation potential using a BILSTM-Based deep learning model: The case of Sirnak province
CEYLAN ÜREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiŞırnak ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EDİP TAŞKESEN
- CBS (Coğrafi bilgi sistemi) tabanlı katı atık toplama güzergah optimizasyonu için örnek bir çalışma
A study of GIS (Geographical information systems) based route optimization model for solid waste collection
YENER BAKIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
UlaşımBahçeşehir ÜniversitesiUlaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKSEL DEMİR
- Atık cam tozu tabanlı geopolimer harçlarda kalsiyum alüminat çimentosu etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of calcium aluminate cement on waste glass powder based mortars
CEMRE AY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL İSA ATABEY
- Isı borusu tabanlı bir atık ısı geri kazanım uygulaması
A heat pipe based waste heat recovery application
OYA YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVAN KARABETOĞLU