Geri Dön

Tarımsal uygulamalarda kullanılması amacıyla komposit hidrojel malzemelerin hazırlanması

Preparation of composite hydrogel materials for agricultural applications

PDF İndir

  1. Tez No: 508957
  2. Yazar: TUBA ERŞEN DUDU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NAHİT AKTAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Ziraat, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology, Agriculture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 250

Özet

Sunulan tezde, dimetil akrilamit (DMAAm), maleik asit (MA) ve Nişastadan oluşan bir seri komposit hidrojel sentezlenmiştir. Metilenbisakrilamit çapraz bağlayıcı olarak kullanılmış ve bu komposit hidrojellerin tarımsal amaçlı kullanılabilirliği araştırılmıştır. Sentez redoks polimerizasyon tekniği ile gerçekleştirilmiş ve sentezlenen komposit hidrojellerin yüzeyi asit ve baz ile modifiye edilmiştir. Kullanım amacına uygun olarak; saf su, kuyu suyu, musluk suyu, baraj suyu ve farklı pH değerlerinde şişme, Fourier Transform Infrared Spektrofotometre ve Termogravimetrik analiz cihazları kullanılarak yapısal karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Komposit hidrojel yapısına MA ve Nişastanın eklenmesi ile hidrojellerin denge şişme değerlerinin arttığı gözlenmiş ve en yüksek denge şişme değeri p(DMAAm-ko-MA-ko-Nişasta)/NaOH komposit hidrojeli için ölçülmüştür. Ayrıca sentezlenen komposit hidrojeller bitkiler için besin kaynağı olan üre ve sülfat iyonu absorpsiyonunda absorbent olarak kullanılmıştır. Absorpsiyon çalışmaları farklı üre ve sülfat iyonu konsantrasyonlarında, farklı pH değerlerinde ve farklı sıcaklık ortamlarında (oC) gerçekleştirilmiş ve komposit hidrojellerin absorpsiyon performansları araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre sentezlenen komposit hidrojellerin üre ve sülfat iyonu absorpsiyonu için iyi bir absorbent olacağı düşünülmüştür. Absorpsiyon çalışmaları tamamlandıktan sonra farklı pH değerlerinde, kuyu ve musluk suyu ortamlarında komposit hidrojellerin salım davranışları ve salım kinetikleri incelenmiştir. Farklı pH ve farklı su ortamlarında yapılan analizlerin sonuçları, tüm komposit hidrojellerin kümülatif iyon (üre ve sülfat iyonu için) salım miktarlarının % 10 ile % 100 arasında değiştiğini ve yavaş salımın gerçekleştiğini göstermiştir. Salım davranışları Sıfırıncı Derece Kinetik Model, Birinci Derece Kinetik Model, Higuchi Modeli, Korsemeyer-Peppas Modeli ile incelenmiştir. Salım kinetiğinin Korsemeyer-Peppas Modeline uyduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmanın son aşamasında ise üre ve sülfat iyonu yüklü komposit hidrojellerin tarımsal alanlarda kullanımının araştırılması amaçlanmıştır. Şişme, absorpsiyon ve salım deneyleri esas alınarak p(DMAAm-ko-MA-ko-Nişasta), p(DMAAm-ko-MA-ko-Nişasta)/HCl ve p(DMAAm-ko-MA-ko-Nişasta)/NaOH esaslı üç tür üre yüklü komposit hidrojelin kullanılmasına ve marul bitkisinin gelişimi üzerindeki etkilerinin incelenmesine karar verilmiştir. Deneme süresince bitki boyu, gövde çapı, yaprak sayısı, klorofil ve renk değerleri takip edilerek marul bitkisinin gelişimi üzerinde komposit hidrojellerin etkileri kontrol edilmiştir. Ayrıca denemenin son iki ayı bitkiye kuraklık stresi uygulanmış ve bitkinin verdiği tepkiler izlenmiştir. Deneme sonunda elde edilen veriler ve fotoğraflar sentezlenen komposit hidrojellerin toprak ve bitki yapısı için toksik olmadıklarını, toprak ve bitkilerin ihtiyacı olan nem ve gübreyi rahatlıkla yapılarında tutabildiklerini ve aynı zamanda kontrollü ve uzun sürede salabildiklerini göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In the present thesis, a series of composite hydrogels from dimethyl acrylamide (DMAAm), maleic acid (MA) and starch were synthesized. Methylenebisacrylamide was used as a cross-linker during preparation of composite hydrogels. The suitability of those composite hydrogels for agricultural purposes were investigated. Composite hydrogels were synthesized via a redox polymerization technique and the surface of the synthesized composite hydrogels was modified using acids and bases. Characterization of the synthesized composite hydrogels were studied. Their swelling behaviors were conducted in pure, well, tap, dam water, and under different pH values. The structural characterizations were carried out using Fourier Transform Infrared Spectrophotometer and Thermogravimetric Analyzer. It was observed that the equilibrium swelling values of composite hydrogels increased with the addition of MA and Starch to the polymerization reactions. The highest equilibrium swelling value was measured for p(DMAAm-co-MA-co-Starch)/NaOH composite hydrogel. Synthesized composite hydrogels were also tested as absorbents for the absorption of urea and sulfate ions, which are nutrient sources for plants. Absorption experiments were carried out at different concentrations of urea and sulfate ions, different pH values, and different temperatures (oC). The absorption performances of composite hydrogels were investigated. It was observed that synthesized composite hydrogels were good absorbents for urea and sulfate ions. After the absorption studies, the release behaviors and release kinetics of composite hydrogels were investigated at different pH values, and under well and tap water environments. The results of analyzes at different pH and different aquatic media have shown that the cumulative ions (for urea and sulfate ion) release of the composite hydrogels varies between 10 % and 100 %, and the release occurs slowly. The release kinetics of composite hydrogels were also computed with Zero Degree Kinetic Model, First Degree Kinetic Model, Higuchi Model, Korsemeyer-Peppas Model. It was evaluated that Korsemeyer-Peppas Model was the best fitted model. In the last phase of the study, the suitability of composite hydrogels loaded with urea for agricultural purposes were invesitgatied. Based on the results of the swelling, absorption, and release experiments, three types of urea-loaded composite hydrogels (p(DMAAm-co-MA-co-Starch), p(DMAAm-co-MA-co-Starch)/HCl, and p(DMAAm-co-MA-co-Starch)/NaOH) were deemed to have potential in that regard, and their effects on the growth rate of lettuces were studied. During the investigation, plant size, stem diameter, number of leaves, and chlorophyll and color values were monitored to measure the effects of composite hydrogels on the development of the plants. In addition, drought stress was applied to the plants in the last two months of the study and the response of the plants was observed. The data and photographs obtained at the end of the study indicate that the synthesized composite hydrogels were not toxic to the soil and plant structure. The plants could easily acquire and keep the moisture and fertilizers as they needed, and at the same time, they could release them over a long time and controlled manner.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    770363

    Graphene oxide/calcium titanate composite preparation for humidity sensing by quartz crystal microbalance

    Kuvars kristal mikrobalans ile nem tayinine yönelik grafen oksit/kalsiyum titanat kompozitlerin üretimi

    ZEYNEP DEMİRTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ

  2. Tez No

    836471

    Selülozik atıklardan hareketle iletken kompozit eldesi karakterizasyonu ve bazı uygulamaları

    Characterization of conductive composite based on cellulosic wastes and some applications

    PELİN YAZICI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BELKIZ USTAMEHMETOĞLU

  3. Tez No

    756005

    Tarımsal atıklardan elde edilen biyopolimerlerin üç boyutlu (3B) baskısı

    Three dimensional (3D) printing of bio-polymers from agricultural wastes

    EYLÜL GÖKÇE BAHÇEGÜL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NECATİ ÖZKAN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMAL MERİH ŞENGÖNÜL

  4. Tez No

    900373

    Anaerobic digestion of lignocellulosic waste usingphysico-chemical pretreatment methods interms of performance, microbial community, and cost analysis

    Fizikokimyasal ön arıtım yöntemi ile lignoselülozik atıkların anaerobik çürütülmesi optimizasyonu, mikrobiyal topluluğu ve maliyet analizi

    İREM GÜVEN BEYAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORHAN İNCE

  5. Tez No

    883906

    Sürdürülebilir atık yönetimi kapsamında organik atıkların solucan ile kompostlaştırılması: İTÜ Ayazağa kampüsü örneği

    Composting organic wastes with worms within the scope of sustainable waste management: The case of ITU Ayazaga campus

    AYŞE NUR USTA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN GÜVEN

Geri Dön