Geri Dön

Sulardan ağır metal giderimi için alg bazlı biyonanolif sorbentlerinin geliştirilmesi

Development of algae-based bionanofiber sorbents for heavy metal removal from waters

PDF İndir

  1. Tez No: 821448
  2. Yazar: FATMA RABİA KARADUMAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SANİYE TÜRK ÇULHA, DOÇ. DR. NESRİN HORZUM POLAT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya, Su Ürünleri, Chemistry, Aquatic Products
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Su Ürünleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 165

Özet

Tez çalışması kapsamında sulardan kadmiyum, Cd(II) ve kurşun, Pb(II) metal iyonlarının gideriminde kullanmak amacıyla C. barbata, poliakrilonitril (PAN) polimerine ilave edilerek elektroeğrilmiş C. barbata/PAN nanolifler üretilmiştir. Sorpsiyon sürecinde daha fazla metal bağlanma yeri sağlayan yüzey alanı özelliği, C. barbata'nın PAN polimeri ile nanolif haline dönüşmesi ile kazandırılmıştır. Toz C. barbata'ya (4,00 m2 g-1, 15,42 nm ve 0,021 cm3 g-1) göre daha yüksek yüzey alanı ve daha düşük gözenek boyutunun yanı sıra, daha düşük gözenek hacmi sağlanmış, optimum özellik %5 katkılı C. barbata katkılı PAN nanolifinde (8,77 m2 g-1, 11,96 nm ve 0,034 cm3 g-1) belirlenmiştir. PAN nanolifine kıyasla artan alg konsantrasyonu ile biyobozunurluğun arttığı ve en yüksek bozunma konsantrasyonu %20 katkılı alg içeriğindeki nanolifte olduğu saptanmıştır. Mekanik özelliklerine bakıldığında ise elastisite modülü en yüksek %1 katkılı C. barbata/PAN nanolifi olup, daha rijit özellik göstermiştir. Cd(II) ve Pb(II) metal iyonlarının C. barbata/PAN sorpsiyonunda çalkalama süresi, alg yüzdesi, sorbent miktarı, pH, başlangıç iyon etkisi, girişimci türler ve seçicilik incelenmiştir. Buna göre, Pb(II) metali için 5 mg %5 katkılı C. barbata/PAN; 60 dakika, pH 4,0, 100 μg L-1 başlangıç iyon konsantrasyonunda yüksek sorpsiyon yüzdesine (%88,89) sahiptir. Cd(II) metali için ise benzer şekilde 5 mg %5 katkılı C. barbata/PAN; 30 dakika, pH 7,0, 50 μg L-1 başlangıç iyon konsantrasyonunda yüksek sorpsiyon yüzdesi (%97,97) göstermiştir. Her iki metal iyonu kıyaslandığında nanolif sorbentinin Pb(II) metaline göre Cd(II) metaline daha seçici davrandığı belirlenmiştir. Kesikli sorpsiyon sonrası nanolif sorbentin sürekli akış altında uygulanabilirliği Cd(II) metali için test edilmiştir. %5 katkılı C. barbata/PAN sorbentin tekrar kullanılabilirliğinde, 0,3 mL min-1 akış hızı,pH 7,0 ve 100 μg L-1 başlangıç konsantrasyonu ile 8 ardışık Cd(II) çözeltisi kolondan geçirilmiş ve %99 sorpsiyon yüzdesi elde edilmiştir. Desorpsiyon ajanı olarak CaCl2 kullanılmış ve altı sorpsiyon/desorpsiyon döngüsünde sorpsiyon yüzdesinde bir kayıp oluşmamıştır. Cd(II) metali geri kazanımında, %76,9 üzerinde desorpsiyon değeri tespit edilmiştir. Sorpsiyon sonrası nanoliflerin karakterizasyonunda, karboksil ve sülfonil fonksiyonel gruplarının metal sorpsiyonunda aktif rol oynadığı bulunmuştur. Sonuç olarak, bu doktora tezi kapsamında C.barbata/PAN nanolifinin Cd(II) ve Pb(II) metalleri için iyi bir sorbent olduğu belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Electrospun Cystoseira barbata (C. barbata)/polyacrylonitrile (PAN) nanofibers were fabricated by adding C. barbata to PAN polymer to use in the removal of cadmium, Cd(II) and lead, Pb(II) metal ions from waters within the scope of the thesis study. The surface area characteristics, which provide more metal binding sites in the sorption process, are gained by the transformation of C. barbata into nanofibers with PAN polymer. Compared to powdered C. barbata (4.00 m2 g-1, 15.42 nm, and 0.021 cm3 g-1), higher surface area and lower pore size, as well as lower pore volume, were provided, and the optimum property was determined in PAN nanofiber with 5% C. barbata (8.77 m2 g-1, 11.96 nm, and 0.034 cm3 g-1). It was determined that the biodegradability increased with increasing algae concentration with respect to PAN nanofiber, and the highest degradation concentration was found in nanofiber with 20% doped algae content. Considering its mechanical properties, the highest modulus of elasticity was 1% doped C. barbata/PAN nanofiber and it showed more rigidity. In the sorption of Cd(II) and Pb(II) metal ions by C. barbata/PAN, shaking time, algae percentage, sorbent amount, pH, initial ion effect, interfering species, and selectivity were investigated. Accordingly, 5 mg of 5% C. barbata doped PAN nanofibers for Pb(II) metal has a high sorption percentage (88.89%) at the initial ion concentration of 100 μg L-1 at 60 minutes and pH 4.0. Similarly, 5 mg of 5% doped C. barbata/PAN nanofibers for Cd(II) metal showed a high sorption percentage (97.97%) at the initial ion concentration of 50 μg L-1 at 30 minutes, pH 7.0. When both metal ions were compared, it was determined that nanofiber sorbent was more selective to Cd(II) metal than Pb(II) metal. After batch sorption, the applicability of nanofiber sorbent under continuous flow was tested for Cd(II) metal. In the reusability of 5% doped C. barbata/PAN sorbent, 8 consecutive Cd(II) solutions were passed through the column with a flow rate of 0.3 mL min-1, pH 7.0, and an initial concentration of 100 μg L-1, and a sorption percentage of 99% was obtained. CaCl2 was used as the desorption agent and no loss in sorption percentage occurred in six sorption/desorption cycles. In the recovery of Cd(II) metal, a desorption value of over 76.9% was determined. In the characterization of nanofibers after sorption, carboxyl and sulfonyl functional groups were found to play an active role in metal sorption. As a result, within the scope of this doctoral thesis, it was determined that C. barbata/PAN nanofiber is a good sorbent for Cd(II) and Pb(II) metals.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    862894

    Novel analytical strategies for the determination of endocrine disruptive compounds in antarctic samples, removal of cadmium from wastewater and biosynthesis of gold nanoparticles

    Endokrin bozucu maddelerin antarktik örneklerinde tayinleri, kadmi̇umun atıksudan giderimi ve altın nanopartiküllerin biyosentezi için yenilikçi analitik stratejiler

    BUSE TUĞBA ZAMAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE

    DOÇ. DR. EMİNE GÜLHAN BAKIRDERE

  2. Tez No

    457817

    Mikrodalga yöntemiyle aktifleştirilen farklı meyve kabuklarının adsorbsiyon özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of the adsorption properties of different fruit peels activated by microwave method

    ÖZGE YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NURCAN TUĞRUL

  3. Tez No

    406327

    Çeşitli meyve kabuklarından biyochar üretim yöntemlerinin geliştirilmesi

    Improvement production methods of the activated carbon from various fruit peels

    ŞEYMA NUR TÜRKMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NURCAN TUĞRUL

  4. Tez No

    256856

    Kimyasal olarak modifiye edilmiş kahverengi makro alglerin uranyum biyosorpsiyonunun incelenmesi

    Investigation of uranium biosorption by chemically-modified brown macro algae

    HASAN SEZER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    KimyaEge Üniversitesi

    Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞULE AYTAŞ

  5. Tez No

    321413

    Sulardan ağır metal giderimi için nanofibriler filtrelerin hazırlanması ve karakterizasyonu

    The preparation and characterization of nanofiber filters for removal heavy metal from waste water

    EDA YALÇIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    BiyomühendislikHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ

    PROF. DR. NECDET SAĞLAM

Geri Dön