Development of metal incorporated alginate derived carbon electrodes and their application in hexavalent chromium electrosorption
Metal katkılı aljinat türevli karbon elektrotların geliştirilmesi ve altı değerli kromun elektrosorpsiyonunda uygulanması
- Tez No: 1021791
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK DURANOĞLU DİNÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, sodyum aljinat türevli karbon elektrotlar sentezlenmiş ve sulu çözeltiden Cr(VI) giderimi için elektrosorpsiyon performansları değerlendirilmiştir. Sodyum aljinat polimerik öncül olarak kullanılırken, FeCl3, ZnCl2 ve üre; metal ilavesi ve katkı kullanımının etkilerini incelemek amacıyla kullanılmıştır. Karbonizasyon sıcaklığı, FeCl3 derişimi ve katkı ilavesinin nihai elektrotların malzeme yapısı ve elektrokimyasal davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. SEM ve FESEM sonuçları, hazırlanan karbonların gözenekli ve heterojen yapılara sahip olduğunu göstermiştir. EDS sonuçları karbon, oksijen, demir ve katkı kaynaklı elementlerin varlığını doğrulamıştır. FTIR analizi, karbonizasyon sonrasında oksijen içeren fonksiyonel grupların kısmen korunduğu karbonlu yapıların oluştuğunu göstermiştir. Döngüsel voltametri sonuçlarına göre, çapraz bağlama çözeltisinde 0.10 M FeCl3 derişimi ve 700°C karbonizasyon sıcaklığı optimum sentez koşulları olarak belirlenmiştir. Katkı içeren elektrotlar arasında FeZnSAC en yüksek özgül kapasitans değerini göstermiş olup, bu sonuç ZnCl2 ilavesinin elektrokimyasal performansı etkili bir şekilde geliştirdiğini göstermiştir. xvii Cr(VI) elektrosorpsiyon deneyleri 35 ppm Cr(VI) çözeltisi kullanılarak 1.6 V potansiyel altında gerçekleştirilmiştir. Elektrosorpsiyon performansı elektrot konfigürasyonuna bağlı olduğundan, sistemler anot//katot şeklinde ifade edilmiştir. FeZnSAC//SS-Ti ve SAC//FeZnSAC sistemlerinde %100 Cr(VI) giderimi sağlanırken, SAC//SS-Ti, FeSAC//SS-Ti ve FeUSAC//SS-Ti sistemlerinde sırasıyla %99.97, %81.39 ve %56.56 giderim verimi elde edilmiştir. Kinetik sonuçlar, FeSAC//SS-Ti ve FeZnSAC//SS-Ti sistemleri için Weber-Morris modelinin en iyi uyumu gösterdiğini ve gözenek içi difüzyonun önemli bir rol oynadığını ortaya koymuştur. Buna karşılık, FeUSAC//SS-Ti ve SAC//FeZnSAC sistemleri yalancı ikinci derece modele daha iyi uyum göstermiş olup, hız kontrol eden baskın basamağın yüzeyle ilişkili reaksiyonlar olduğunu göstermiştir. En iyi performans, 240 dakika içerisinde tam Cr(VI) giderimi sağlayan SAC//FeZnSAC sistemi ile elde edilmiş olup, bu sonuç sistemin Cr(VI) giderimi için umut vadeden ve nispeten hızlı bir elektrosorpsiyon prosesi olduğunu göstermiştir. Giderim mekanizmasının, karbon bazlı elektrot yapısı ile Fe-Zn ilavesinin birleşik etkisine bağlı olarak hem EDL temelli elektrosorpsiyonu hem de Cr(VI)'nın indirgenmesini içerdiği düşünülmektedir. SAC//FeZnSAC sistemi ayrıca üç ardışık döngü sonrasında %82.45 Cr(VI) giderim verimini korumuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, sodium alginate hydrogel-derived carbon electrodes were synthesized and evaluated for Cr(VI) electrosorption from aqueous solution. Sodium alginate was used as the polymeric precursor, while FeCl3, ZnCl2, and urea were used to investigate the effects of metal incorporation and additive addition. The effects of carbonization temperature, FeCl3 concentration, and additive incorporation on material structure and electrochemical behavior of the final electrodes were examined. The synthesized materials were characterized by SEM/FESEM, EDS, FTIR, and cyclic voltammetry. SEM and FESEM results showed porous and heterogeneous carbon structures, while EDS confirmed the presence of carbon, oxygen, iron, and additive contents. FTIR analysis indicated the formation of carbonaceous structures with remaining oxygen-containing functional groups after carbonization. CV results showed that 700°C carbonization temperature and 0.10 M FeCl3 for crosslinking solution were the optimum synthesis conditions. Among the additive modified electrodes, FeZnSAC exhibited the highest specific capacitance, indicating that ZnCl2 incorporation improved the electrochemical performance effectively. xv Cr(VI) electrosorption experiments were performed using 35 ppm Cr(VI) solution at 1.6 V. Since the performance depended on electrode configuration, the systems were expressed as anode//cathode. With the FeZnSAC//SS-Ti and SAC//FeZnSAC systems 100% Cr(VI) removal was achieved, while 99.97%, 81.39%, and 56.56% removal efficiencies were obtained with the SAC//SS-Ti, FeSAC//SS-Ti, and FeUSAC//SS-Ti systems, respectively. The kinetic results showed that Weber-Morris model gave the best fit for FeSAC//SS-Ti and FeZnSAC//SS-Ti, suggesting that pore diffusion played a significant role, while pseudo-second-order model better described FeUSAC//SS Ti and SAC//FeZnSAC, indicating that surface-related reactions as the dominant rate-controlling step . The best performance was obtained with the SAC//FeZnSAC system, which achieved complete Cr(VI) removal within 240 min, indicating its potential as a promising and relatively fast electrosorption process. The removal mechanism is thought to involve both EDL-based electrosorption and reduction of Cr(VI), owing to the combined effect of the carbon-based electrode structure and Fe-Zn incorporation. The SAC//FeZnSAC system also maintained 82.45% Cr(VI) removal after three consecutive cycles.
Benzer Tezler
- Çinko nanotanecik içeren polimer nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of polymer nanocomposite materials incorporated zno nanoparticles
ALEV AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE KÜÇÜKBAYRAK OSKAY
- Biyoaktif bileşen içeren filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of films containing bioactive components
YASEMİN SİNANGİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DOÇ. DR. MERAL YILDIRIM YALÇIN
- Production and characterisation of nanofiber-based metal impregnated antimicrobial wound dressings
Nanofiber bazlı metal emdirilmiş antimikrobiyal yara örtüleri üretimi ve analizleri
ELİF ÇOLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAİK NÜZHET OKTAR
DR. MUSTAFA ŞENGÖR
- Development of transition metal incorporated iridium oxide electrocatalyst and electrodes for oxygen evolution reaction (OER) in membrane based electrolyzers
Membran bazlı elektrolizörlerde oksijen evrim tepkimesi (OER) için geçiş metali katkılı iridyum oksit elektrokatalizör ve elektrot geliştirilmesi
BAHADIR PATIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM
PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Computational and experimental investigation of CH4 adsorption in pure and ionic liquid incorporated metal organic frameworks
Saf ve iyonik sıvı i̇çerikli metal organik kafesli yapılarda CH4 adsorpsiyonunun deneysel ve hesaplamalı olarak i̇ncelenmesi
KUTAY BERK SEZGİNEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA KESKİN AVCI
YRD. DOÇ. DR. ALPER UZUN