Investigation on potential use of olive purning waste as a biosorbent for boron removal from geothermal water
Jeotermal sudan bor gideriminde zeytin budama atıklarının biosorbent olarak kullanım potansiyelinin araştırılması
- Tez No: 772587
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İDİL YILMAZ İPEK, PROF. DR. OĞUZ BAYRAKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bor, jeotermal su, adsorpsiyon, piroliz, biyosorbent, zeytin budama atığı, sabit yatak kolonu, Boron, geothermal water, adsorption, pyrolysis, biosorbent, olive pruning waste, fixed bed column
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Günümüzde su kıtlığı, insanların yaşam kalitesini ve endüstriyel üretim koşullarını önemli ölçüde etkilemektedir. Özellikle nüfus yoğunluğu fazla olan ülkelerde su bulma sorunu daha çok yaşanmaktadır. Temiz ve güvenli su kullanımı ekosistem döngüsü ve insan sağlığı için oldukça önemlidir. Su toksik maddelerle kirlendiğinde çevreye ve canlılara zarar vermektedir. Bu nedenle dünyada ve ülkemizde kirli suyun arıtılmasına verilen önem giderek artmıştır. Bor ise canlılar için faydalı olacağı gibi aşırı miktarlarda kullanımı toksik etki yaratmaktadır. Sulama sularındaki bor konsantrasyonu bitkilerin gelişimi için büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle borca zengin suların arıtılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Adsorpsiyon, membran prosesleri ve elektrokoagülasyon gibi atık sulardan boru uzaklaştırmak için ileri teknolojiler kullanılmaktadır. Verimli, kolay ve ekonomik olması nedeniyle adsorpsiyon prosesi en çok uygulanan yöntemlerden biridir. Bu tez çalışmasında, adsorpsiyon yöntemiyle jeotermal sudan bor gidermek için zeytin budama atıklarından yavaş piroliz yöntemiyle biyosorbent hazırlanmış ve bu biyosorbentler kesikli ve sürekli sistemlerde jeotermal sudan bor giderimi için test edilmişlerdir. Çalışmada, ülkemizde biyokömüre dönüştürülme potansiyeli yüksek tarımsal atıklar arasından seçilen zeytin budama atıkları kullanılmıştır. Zeytin budama atıkları 30 dakika süreyle yavaş pirolize tabi tutulmuştur. Piroliz koşulları, piroliz sıcaklığı, sıcaklık artış hızı ve gaz akış hızı açısından araştırılmış ve sırasıyla optimum piroliz koşulları 400 °C, 10 °C/dk ve 2.5 m/s olarak bulunmuştur. Piroliz aşamasından sonra, optimum modifikasyon koşullarını belirlemek için KOH ve mannitol, farklı derişim ve biokömür miktarı/kimyasal ajan oranları gibi farklı modifikasyon koşulları denenmiştir. Optimum koşul 0.5 mol/L mannitol olarak bulunmuştur. Karakterizasyon FTIR, SEM, XRD, TGA ve BET analizleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Zeytin budama atığının potansiyel kullanımını araştırmak için optimum piroliz ve modifikasyon koşullarında denge, kinetik ve sürekli testler yapılmıştır. Bor giderim verimliliğini test etmek için biyosorbent miktarı, pH, sıcaklık ve derişim parametreleri çalışılmıştır. Denge çalışmalarından elde edilen veriler, Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson gibi izoterm modelleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Kinetik çalışmada, karıştırma hızı ve sıcaklık olmak üzere iki parametre kullanılmıştır. Kinetik çalışmalardan elde edilen veriler, First-order, Second-order, Intra-particle ve Elovich modelleriyle değerlendirilmiştir. Çalışmada bir diğer nokta ise bor adsorbe edilmiş biyosorbent yüzeyinden boru uzaklaştırmak ve tekrar kullanılabilir bir yapıya dönüştürmektir. Bu amaçla, adsorpsiyon ve yıkama aşamalarından sonra 25 °C'de 0.1 mol/L ve 1 mol/L derişimlerinde NaOH, mannitol, nitrik asit, etanol ve metanol çözeltileri 24 saat süreyle çalkalayıcıda temas ettirilmiştir. Bu çalışma sonucunda ise en umut verici sonucun % 90.52 verimle 1 mol/L NaOH çözeltisi olduğu bulunmuştur. Kolon çalışması için farklı akış hızı (SV: 3.2, 2.85, 1.2 h -1) ve yatak yüksekliği (3.5-7-10.5 cm) uygulanmıştır. Elde edilen salıverme eğrileri Thomas ve Yoon-Nelson gibi matematiksel modeller uygulanarak elde edilen model veriler ile karşılaştırılmıştır. Bor analizi, λmax = 415 nm'de Azomethine-H yöntemi kullanılarak spektrofotometrik olarak yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Today, water scarcity significantly affects people's quality of life and industrial production conditions. Especially in countries with a high population density, the problem of finding water is more common. The use of clean and safe water is very important for the ecosystem cycle and human health. When water is polluted with toxic substances, it harms the environment and living things. For this reason, the importance given to the purification of polluted water in the world and in our country has gradually increased. Boron, on the other hand, is beneficial for living things, and excessive use creates a toxic effect. Boron concentration in irrigation water is of great importance for the development of plants. Therefore, there is a need for purification of debt-rich waters. Advanced technologies are used to remove pipes from wastewater such as adsorption, membrane processes and electrocoagulation. The adsorption process is one of the most applied methods because it is efficient, easy and economical. In this thesis, biosorbent was prepared from olive pruning wastes by slow pyrolysis method to remove boron from geothermal water by adsorption method and these biosorbents were tested for boron removal from geothermal water in batch and continuous systems. In the study, olive pruning wastes selected among agricultural wastes with high potential to be converted into biochar in our country were used. Olive pruning wastes were subjected to slow pyrolysis for 30 minutes. Pyrolysis conditions were investigated in terms of pyrolysis temperature, temperature rise rate and gas flow rate, and optimum pyrolysis conditions were found to be 400 °C, 10 °C/min and 2.5 m/s, respectively. After the pyrolysis step, different modification conditions such as KOH and mannitol, different concentrations and biochar amount/chemical agent ratios were tried to determine the optimum modification conditions. The optimum condition was found to be 0.5 mol/L mannitol. Characterization was performed using FTIR, SEM, XRD, TGA and BET analyses. Balance, kinetic and continuous tests were conducted under optimum pyrolysis and modification conditions to investigate the potential use of olive pruning waste. Boron removal efficiency was investigated in terms of biosorbent amount, pH, temperature and concentration. Data obtained from equilibrium studies were evaluated using isotherm models such as Langmuir, Freundlich, and Redlich-Peterson. Data obtained from kinetic studies were evaluated with First-order, Second-order, Intra-particle and Elovich models. Another point in the study is to remove the boron from the boron adsorbed biosorbent surface and convert it into a reusable structure. For this purpose, after the adsorption and washing steps, NaOH, mannitol, nitric acid, ethanol and methanol solutions at concentrations of 0.1 mol/L and 1 mol/L at 25 °C were contacted in a shaker for 24 hours. As a result of this study, it was found that the most promising result was 1 mol/L NaOH solution with 90.52 % yield. Different flow rates (SV: 3.2, 2.85, 1.2 h-1) and bed height (3.5-7-10.5 cm) were applied for the column study. The resulting release curves were compared with the model data obtained by applying mathematical models such as Thomas and Yoon-Nelson. Boron analysis was performed spectrophotometrically using the Azomethine-H method at λmax = 415 nm.
Benzer Tezler
- Dört Çeşit bitkisel yağın motorin alternatifi olarak kullanımı
Başlık çevirisi yok
KEMAL BARIŞ CIĞIZOĞLU
- Biomedical application of an enzymatically synthesized biopolyester
Enzimatik olarak sentezlenmiş bir biyopoliesterin biyomedikal uygulaması
ŞENOL BEYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Termal analiz, optimizasyon ve katalitik hızlı piroliz ile pirinanın enerji potensiyelinin incelenmesi
Investigation of olive pomace energy potential using thermal analysis, optimization and catalytic fast pyrolysis
BALKIS YAHYAOUI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN MERDUN
- Development of novel biopolyamide compounds as a green and sustainable alternative to petroleum derived polymers and their applications in medical field
Petrolden elde edilen polimerlere yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif olarak özgün biyopoliamit bileşiklerinin geliştirilmesi ve tıbbi alanda uygulamaları
ŞEBNEM GÜLEL
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Tekirdağ ilinin tarımsal yapısı ve girişimcilik potansiyeli üzerine bir araştırma
An investigation on the agricultural structure and the entrepreneurial potential of Tekirdağ province
HAKAN GÖÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
EkonomiNamık Kemal ÜniversitesiTarım Ekonomisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN GÜREL