Buğday kabuğu biyosilikasından nanogözenekli silika malzeme üretimi ve sulu çözeltilerden kurşun gideriminde kullanılması
Removal of lead from aqueous solutions by using nanoporous silica materials obtained from wheat husk biosilica
- Tez No: 414140
- Danışmanlar: PROF. DR. SEVİL YÜCEL, DOÇ. DR. MEHMET ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Kimya Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Bioengineering, Chemical Engineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 182
Özet
Endüstrinin hızla gelişmesi ile pek çok teknolojik yenilik hayatımıza girerken, sanayileşme sonucunda meydana gelen ciddi çevresel kirlilikler yadsınamaz bir boyut almıştır. Çevre kirliliği açısından güncel bir sorun olan ağır metal kirliliği canlı sağlığı için ciddi sorunlar oluşturmaktadır. Endüstriyel atık sularda bulunan ağır metaller özellikle su ve toprağa karışarak bitkiler ve hayvanlar tarafından depo edilmekte ve gıda zincirine katılarak insanlarda sağlık problemlerine yol açmaktadır. Ağır metal gideriminde yaygın olarak adsorpsiyon yöntemi özellikle ucuz ve kolay olduğu için tercih edilmektedir. Avrupa Birliği ülkelerinde ve pek çok ülkenin gündeminde olan mevcut stratejilerden sürdürülebilir kalkınmaya bağlı olarak atık maddelerin değerlendirilmesi önemli bir konudur. Atık maddelerin birincil olarak yeniden kullanılarak ya da geri dönüştürülerek malzeme üretiminde değerlendirilmesi yer almaktadır. Diğer değerlendirme yöntemleri olarak enerji alanında kullanımı ve eğer mümkün ise ekolojik olarak yararlı yöntemlerle bertarafı sayılabilir. Diğer bir açıdan giderek artış gösteren atık küller küresel ısınmaya ve çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Bu yüzden tarımsal atık küllerin değerlendirilmesi ve özelliklerinin belirlenmesi amacıyla kimyasının araştırılması bilim camiasının ele aldığı güncel başlıklardandır. Buğday önemli bir tahıl ürünüdür. Buğdayın kabuklarının ayrılması sonucunda fazla miktarda buğday kabuğu açığa çıkmaktadır. Bu kabuklar genellikle yakılmakta ve katı atık olarak buğday kabuğu külü oluşmaktadır. Çoğu zaman kabuklar arazilerde terkedilmekte ve çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Küller silika temelli malzemelerin sentezlenmesi için kullanılabilecek amorf yapıda silika içermektedir. Bu tez çalışmasında, sulu çözeltilerden kurşun iyonlarının adsorpsiyonla gideriminde ilk kez buğday kabuğu silikası kullanılarak sentezlenen nanogözenekli silika malzemeler -zeolit NaA ve silika aerojel- kullanıldı. Hammadde kaynağı olarak kullanılan buğday kabuğu asit ile saflaştırılarak silika ekstrakte edildi. Buğday kabuğu silikası ile sentezlenen adsorbanların fiziksel, kimyasal ve yüzey özelliklerine üretim koşullarının etkisi araştırıldı ve elde edilen sonuçlar Fourier Dönüşümlü Kızılötesi spektroskopisi, X-Işını Difraktometresi spektroskopisi, N2 adsorpsiyon yöntemi, taramalı elektron mikroskopisi ve Enerji Dağılımlı X-Işını spektroskopisi teknikleri kullanılarak tartışıldı. Nanogözenekli silika malzemeler ile sulu çözeltilerden kurşun giderimine adsorban miktarı, kurşun başlangıç konsantrasyonu, pH, sıcaklık ve zamanın etkisi kesikli sistemde incelendi. Zeolit NaA numuneleri ile kurşun giderimi çalışmaları Box-Behnken yöntemi kullanılarak istatiksel olarak değerlendirildi. Adsorpsiyon koşulları optimize edildi ve adsorpsiyon mekanizmaları belirlendi. Denge adsorpsiyon verilerinin Langmuir, Freundlich ve Dubinin Radushkevich adsorpsiyon modellerine uygunluğu incelendi. Zeolit NaA ve silika aerojellerin rejenerasyonu sırasıyla farklı konsantrasyonlardaki tuz ve asit çözeltileri kullanılarak gerçekleştirildi. Nanogözenekli silika malzemelerin gözenek boyutlarının ve yüzey alanlarının sırasıyla 3.26-45.75 nm ve 0.48-328.88 m2 g-1 aralığında değiştiği tespit edildi. En iyi kurşun giderimi pH 5.5'te elde edildi. Tüm adsorbanlar için deneysel verilerin polinom (kuadratik) modele uyduğu belirlendi. Sonuç olarak, zeolit NaA ve silika aerojelin etkili adsorbanlar olarak Pb(II) gideriminde kullanılabileceği anlaşıldı.
Özet (Çeviri)
Various technological innovations came into our lives with the rapid development of the industry and serious environmental pollution occurred as a result of industrialization which is incontrovertible. The heavy metal pollution poses a serious problem for health that is a current problem in terms of environmental pollution. The heavy metals in industrial waste water are deposited especially by water and soil, blending by plants and animals and then leads to health problems in people by participating to the food chain. The adsorption method is widely preferred for heavy metal removal due to being inexpensive and easy. The evaluation of wastes is an important issue depending on the sustainable development of the existing strategy on the agenda of European Union countries and many others. The evaluation of waste materilas by reusing or recycling to produce materials is located primarily. The other evaluation methods are using the wastes in energy field and if possible disposal them with the ecologically advantageous methods. In another aspect, gradually increasing ash wastes leads to global warming and environmental pollution. Therefore, evaluation of agricultural waste ashes and investigation the chemistry in order to determine the properties of ashes is one of the current topics to be addressed by the scientific community. Wheat is a major crop product. Dehusking results in large quantities of the wheat husk that is generally burned and produces a solid waste – the wheat husk ash. Most of the times, the ashes are either dumped or left to their fate, thus one way or another it can cause pollution. Ashes consist of amorphous silica that can be used to synthesize the silica-based materials. The current study aimed to utilize agricultural waste, wheat husk to produce nanoporous silica materials as zeolite NaA and silica aerogel for the first time to use for the adsorption of lead ions from aqueous solutions. The silica is extracted from the raw material, wheat husk that was leached by acid. The effect of production conditions on the surface and physical properties of adsorbents obtained from wheat husk silica were investigated and discussed based on the results obtained by means of various techniques including N2 adsorption, Fourier transform infrared, X-ray diffraction, scanning electron microscope and energy dispersive X-ray. The influence of adsorbent dose, initial lead concentration, pH, temperature and time on lead removal from aqueous solutions by use of nano-porous silica materials were evaluated in the batch system. The lead removal by zeolite NaA was evaluated statistically using the Box-Behnken method. The adsorption conditions were optimized, and the mechanisms of adsorption are determined. Equilibrium adsorption data were applied to Langmuir, Freundlich, and Dubinin Radushkevich adsorption model. Regeneration of zeolite NaA and silica aerogel samples were carried out by using different strength of salt and acid solutions, respectively. The pore size and surface area of nanoporous silica materials were ranged between 3.26-45.75 nm and 0.48-328.88 m2 g-1, respectively. Maximum Pb(II) removal was obtained at pH 5.5. The polynomial (quadratic) model provided the best fit to experimental data were for all adsorbents. Consequently, zeolite NaA and silica aerogel were found to be effective adsorbents to remove lead Pb(II).
Benzer Tezler
- Futbolcularda l-arjinin suplemantasyonunun anaerobik performans ve toparlanma üzerine etkisi
The effect of l-arginine supplementation on the footballer's anaerobic performance and recovery
AHMET MOR
Doktora
Türkçe
2014
SporOndokuz Mayıs ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜLİN ATAN
- Emtia piyasasında piyasa riskinin yönetimi: Riske maruz değer yöntemi ile bir uygulama
Market risk management in commodity market: an application with the value at risk method
SAMET EVCİ
- Samsun ili buğday üretim alanlarında enfeksiyon oluşturan bakteriyel etmenlerin belirlenmesi
Determination of bacterial agents in wheat production areas in samsun province
ARMAĞAN ÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN MURAT AKSOY
- Türkiye'de bazı temel gıda fiyatları için yapay sinir ağları ve zaman serisi tahmin modellerinin karşılaştırmalı analizi
Comperative analyses of forecasting models of artificial neural network and time series analyses for selected main food prices
ATİYYE BEKİN
- Edirne ili buğday ekim alanlarında görünen önemli yabancı ot türleri, yoğunlukları ve rastlanma sıklıklarının belirlenmesi
Determination of significant weed species in wheat growing areas of Edi̇rne province, their intense and frequency of coincidance
FİLİZ KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
ZiraatNamık Kemal ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ADNAN KARA