Contra preparation approaches to obtain alginate hydrogelsas adsorbents
Adsorbent olarak aljinat hidrojellerinin eldesi için kontrahazırlama yöntemlerinin kullanılması
- Tez No: 603831
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET MURAT ÖZMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Geçtiğimiz yüzyılda boya kullanan endüstriler, ciddi çevresel sorunlara neden olan sentetik boyaları çevreye salmaktadır. Bu nedenle, adsorpsiyon yöntemi kullanılarak boyaların giderimi için yeni malzemelerin kullanımı ve üretilmesi büyük ilgi çekmektedir. Bu tezde, metilen mavisi (MB) boyasının uzaklaştırılması için makro gözenekli aljinat hidrojelleri adsorban olarak geliştirilmiştir. Geleneksel yöntemlerin aksine, bu çalışmada adsorban olarak makro gözenekli aljinat hidrojellerini hazırlamak için sonradan çapraz bağlama ve kriyojelasyon olarak adlandırılan kontra hazırlama teknikleri kullanılmıştır. Boya giderimini artırmak için, montmorillonit (MMT) kili, jel sistemine eklenmiştir. Bildiğimiz kadarıyla, sonradan çapraz bağlama veya kriyojelasyon yöntemleriyle üretilen makro gözenekli aljinat/MMT hidrojellerinin adsorban olarak kullanıldığını raporlayan bir çalışma bulunmamaktadır. Öncelikle, makro gözenekli hidrojellerin hazırlanması için kullanılan geleneksel yöntemlerin aksine, üç boyutlu polimer matrislerinin hazırlanması ve takiben iyonik çapraz bağlanmasını içeren sonradan çapraz bağlama yaklaşımı, adsorban olarak kullanılacak aljinat/MMT hidrojellerinin hazırlanması için kulanılmıştır. Elde edilen sonradan çapraz bağlı aljinat/MMT hidrojelleri, FT-IR, SEM, jel fraksiyonu, şişme oranı, mekanik test ve adsorpsiyon testleri açısından karakterize edilmiştir.xvii Sonradan çapraz bağlı hidrojellerin FT-IR sonuçları, sonradan çapraz bağlama yönteminin, üç boyutlu aljinat matrislerinden süngerimsi hidrojel oluşumunu gerçekleştirdiğini göstermiştir. SEM görüntüleri, çapraz bağlanmış hidrojellerin makro gözenekli yapısını ve iç içe bağlantılı gözenekliliğini ortaya koymuştur. Gözenek boyut dağılımları 75 µm ile 250 µm arasında bulunmuştur. Elde edilen hidrojellerin yüksek su tutma kapasitesine sahip olduğu (kuru ağırlıklarının 13 katı kadar) ve jel fraksiyonlarının % 85'e ulaştığı saptanmıştır. Sonradan çapraz bağlı aljinat/MMT hidrojellerinin gerilmegerinme eğrisi, elastomerlere özgü olan yukarı doğru içbükey olarak saptanmıştır ve bu malzemeler için maksimum elastik modül değeri 48 kPa olarak bulunmuştur. Metilen mavisi adsorpsiyon teslerinin sonuçları, sonradan çapraz bağlı hidrojellerin tek tabakalı adsorpsiyona sahip olduğunu göstermiştir. Teorik maksimum adsorpsiyon kapasitesi 1435.58 mg g-1 olarak bulunmuştur. Bu jeller, metilen mavisi ile temas ettikten sonraki 3 saat içinde adsorpsiyon dengesine ulaşmışlardır ve fiziksel sorpsiyonun metilen mavisi giderimi için itici güç olduğu saptanmıştır. Sonradan çapraz bağlı aljinat/MMT hidrojelleri mükemmel özelliklere sahip olması ve adsorpsiyon veriminin çok yüksek olmasına ragmen, literatürde raporlanan çalışmalara göre, iyonik çapraz bağlanma sebebiyle bu hidrojeller fizyolojik şartlar altında dagradasyona uğrama problem yaşabilirler. Bu sebeple, aljinatın kovalent çapraz bağlanması iyonik çapraz bağlanmadan kaynaklı kimyasal stabilite problemini çözebileceği düşünülmüştür. Bu yüzden, çalışmanın ikinci kısmında, aljinat zincirlerinin karbodiimid kimyasıyla kovalent çapraz bağlanmasını içeren kriyojelasyon tekniği, makrogözenekli aljinat/MMT hidrojellerinin (kriyojel) hazırlanması için kullanılmıştır. Jel öncüleri, sıfırın altındaki bir sıcaklıkta dondurulmuş ve çapraz bağlanma reaksiyonu donmuş sistemde gerçekleşmiştir. Elde edilen kriyojeller, FT-IR, SEM, jel fraksiyonu, şişme oranı, mekanik test ve MB adsorpsiyonu açısından karakterize edilmiştir. FT-IR sonuçları, düşük sıcaklıklarda çapraz bağlanma reaksiyonu için karbodiimid kimyasının başarılı bir şekilde işlediğini gösterilmiştir. SEM, iç içe bağlantılı gözenek yapısının oluşumu göstermiştir. Tüm kriyojeller için gözenek boyut dağılımı 50 µm ile 300 µm arasında kaydedilmiştir. Tüm kriyojeller için yüksek jelleşme verimi (% 80'in üzerinde) elde edilmiştir ve yüksek oranda su tutma kapasitelerinin de olduğu saptanmıştır. Kriyojeller, elastomerler için tipik olan içbükey gerilme-gerinme eğrisine sahiptir ve bunların elastik modülü yaklaşık olarak 4 kPa hesaplanmıştır. Metilen mavisi adsorpsiyon testlerinin sonuçları, 24 saat temas sonrası, kriyojellerin boyanın % 95'ini giderdiğini göstermiştir. Langmuir modeli ile maksimum adsorpsiyon kapasitesi 559.95 mg g-1 olarak bulunmuştur. Kriyojeller tarafından metilen mavisi adsorpsiyonu, kimyasal adsorpsiyonu izlemiştir ve dengeye boya ile 3 saat temas sonrası ulaşılmıştır. Sonuç olarak, hem sonradan çapraz bağlama hem de kriyojelasyon yöntemleriyle hazırlanan makro gözenekli aljinat/MMT hidrojelleri boya giderimi için adsorban olarak mükemmel performans göstermişlerdir. Bu sebeple, üretilen bu adsorbanlar metilen mavisinin geri kazanımı için mevcut adsorban hidrojellere alternatif olabilecek yeni ve umut vaad edici malzemelerdir.
Özet (Çeviri)
In the past century, dye-utilizing industries have been releasing synthetic dyes to the environment causing serious environmental problems. Therefore, the use and generation of new materials for dye removal by adsorption method have been of great interest. In this thesis, we developed macroporous alginate hydrogels as adsorbents for methylene blue (MB) dye removal. On the contrary to conventional methods, we employed contra preparation approaches such as post-crosslinking approach and cryogelation technique for preparation of macroporous alginate hydrogels. Montmorillonite (MMT) clay was incorporated to gel system to enhance their dye removal characteristics. As much as we aware, there is no study reporting macroporous alginate/MMT hydrogel adsorbents either prepared by post-crosslinking or cryogelation for dye removal. Firstly, contrary to the conventional crosslinking strategies for macroporous hydrogel preparation, the post-crosslinking approach containing preparation of threedimensional polymer matrices, followed by ionic crosslinking was utilized to prepare alginate/MMT hydrogel adsorbents. As-prepared post-crosslinked alginate/MMT hydrogels were characterized by FT-IR, SEM, gel fraction, swelling ratio, mechanical tests and MB adsorption tests.xv FT-IR results of post-crosslinked hydrogels indicated that the post-crosslinking of the three-dimensional alginate matrices was achieved. SEM images revealed macroporous structure and interconnected porosity of the post-crosslinked hydrogels. Their pore size distributions were ranged between 75 µm and 250 µm. These hydrogels exhibited high water uptake capacity (13 folds of their dry weight) while their gel fractions were reached up to 85%. Post-crosslinked alginate/MMT hydrogels exhibited upward concave stress-strain curve characteristics to elastomers and maximum value of elastic moduli of them was calculated as 48 kPa. The results of MB adsorption tests indicated that, post-crosslinked hydrogels followed monolayer adsorption. The capacity of theoretical maximum adsorption was estimated as 1435.58 mg g-1. They attained dye adsorption equilibrium within 3 hours of contact with MB and physisorption was found to be main driving force in MB removal by post-crosslinked hydrogels. Although post-crosslinked alginate/MMT hydrogels exhibited remarkable properties and their adsorption efficiency is quite high, they may suffer from degradation under physiological conditions due to ionic crosslinking route as reported in the literature. Therefore, we assumed that covalent crosslinking of alginate chains may overcome the chemical stability issues of ionic crosslinking. Therefore, in the second part of the study, cryogelation technique involving covalent crosslinking of alginate chains via carbodiimide chemistry was used to prepare alginate/MMT macroporous hydrogels (cryogels). Gel precursors were frozen at a defined sub-zero temperature and crosslinking reactions were conducted at moderately frozen state. The obtained cryogels were characterized by FT-IR, SEM, gel fraction, swelling ratio, mechanical test and adsorption studies for MB removal. FT-IR results indicated that covalent crosslinking of alginate chains in moderately frozen state was successfully achieved. SEM images indicated the formation of interconnected porosity. Pore size distributions obtained in the range of 50 µm and 300 µm pore diameters. High gelation yield obtained (above 80 %) for all cryogels and they absorbed huge amount of water. Cryogels exhibited upward concave stress-strain curve, typical for elastomers and elastic modulus of them was estimated around 4 kPa. The results of methylene blue adsorption tests showed that cryogels removed 95 % of dye within 24 hours of contact. Maximum adsorption capacity was around 559.95 mg g-1. MB adsorption by cryogels followed chemisorption path, whereby they reached their dye removal equilibrium within 3 hours of contact. It can be concluded that, macroporous alginate/MMT hydrogels prepared by both postcrosslinking and cryogelation methods showed great performance as adsorbent for dye removal. Therefore, these post-crosslinked hydrogels and cryogels are novel promising alternatives to state-of-art adsorbents for methylene blue recovery.
Benzer Tezler
- Uluslararası boyutuyla vergi incelemeleri
Tax examinations with international aspects
CANSU DAĞ BEREKET
- Çocuklara özgü ceza muhakemesine hâkim ilkeler kapsamında suça sürüklenen çocuklar hakkında soruşturma evresi
Investigation process about juvenile delinquents under the principles governing criminal procedure peculiar to children
FATIMATÜZZEHRA TULA KOTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
HukukGalatasaray ÜniversitesiKamu Hukuku Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR MEMİŞ KARTAL
- Türk Ceza Hukukunda yetkili merciin emrini ifa (TCK m. 24)
Execution of the order of the competent authority in Turkish Criminal Law (TPC art. 24)
MELİKE EZGİ YETİMOĞLU
- Anonim ortaklıklar hukukunda pay satış sözleşmeleri ekseninde satıcının beyan ve tekeffülleri
Representation and warranties of the seller within the scope of share purchase agreements under joint stock companies law
İSMAİL TÜRKYILMAZ