Microplastics and nanoplastics transport in saturated porous media: Experimental and modeling approaches
Mı̇kroplastı̇k ve nanoplastı̇klerı̇n doymuş gözeneklı̇ ortamda taşınması: Deneysel ve modelleme yaklaşımları
- Tez No: 865324
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEDRİ KURTULUŞ, DOÇ. DR. PHILIPPE LE COUSTUMER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Bu tez, yeraltı suyu ortamlarının ve içme suyu arıtma tesislerinin (İSAT) kritik bir bileşeni olan doygun gözenekli ortamlarda Mikroplastiklerin (MPl'ler) ve Nanoplastiklerin (NPl'ler) davranışını ve akıbetini araştırmaktadır. Analitik ve sayısal modelleme yoluyla gözenekli ortamlarda akış ve kirletici taşınmasının dinamikleri ortaya konulmaktadır. Analitik modeller, MPl'lerin çeşitli boyut ve şekil dağılımlarından kaynaklanan zorlukları ele almak için kullanılmaktadır. Konservatif izleyiciler kullanılarak hidrodinamik parametreler belirlenmiş olup, asimetrik gözenek boyutu dağılımları hakkında bilgiler elde edilmiştir. Çeşitli gözenekli ortamlarla yapılan deneyler, ortalama hızın partikül taşınımı üzerindeki etkisini açıklığa kavuşturmaktadır. Sayısal çözümler, MPl'lerin taşınmasını daha detaylı incelemek için kullanılmış olup, değişen akış hızlarında geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz adsorpsiyon parametrelerine odaklanılmıştır. Deneyler ve simülasyonlar aracılığıyla, adsorpsiyon kinetiği, akış dinamiği ve partikül özellikleri arasındaki etkileşim ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca, sayısal modelin hassasiyeti deneysel sonuçlarla kıyaslanarak ortaya konmuştur. Çalışmalar daha sonra endüstriyel İSAT'ların kum filtreleri içindeki NPl'lerin taşınmasına yönelik ilerlemiştir. Araştırmalar, NPl'lerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin gözenekli ortamlardaki davranışları üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. Laboratuvar deneyleri ile NPl'lerin yüzey işlevselliğinin ve yüzey aktif maddelerin filtre verimlilikleri araştırılmıştır. İSAT'larda kum filtreleme uygulamalarını geliştirmenin önemi vurgulanmaktadır. Disiplinler arası gerçekleştirilen bu çalışma, plastik kirliliğiyle mücadelede iş birliği yapılmasını vurgulamaktadır. Deneysel yaklaşımlar, sayısal modelleme ve teorik çerçeveler entegre edilerek, plastik taşınım dinamiklerinin gözenekli ortamlardaki davranışlarına ait anlayışımızı geliştirerek politik kararları ve var olan olumsuz etkileri azaltma konusundaki stratejileri destekleyici bilgi sağlamaktadır. Özetle, bu çalışma, NPl'lerin ve MPl'lerin çevresel kirletici etkilerini azaltmayı ve gelecek nesiller için temiz su kaynaklarını korumayı amaçlayan araştırmalara öncülük ederek plastik kirliliği ile ilişkili sorunlarla başa çıkmada kritik bir rol oynamayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the behavior and fate of Microplastics (MPls) and Nanoplastics (NPls) within saturated porous media which is crucial component of groundwater environments and drinking water treatment plants (DWTPs). Through analytical and numerical modeling, the study explores the dynamics of flow and contaminant transport in porous media. Analytical models are employed to address challenges posed by the diverse size and shape distributions of MPls. Hydrodynamic parameters are determined using conservative tracers, revealing insights into asymmetrical pore size distributions. Experimentation with various porous media elucidates the impact of mean velocity on particle transport. Numerical solutions re utilized to further investigate the transport of MPls, focusing on reversible and irreversible sorption parameters across varying flow rates. Through experiments and simulations, the study unveils the interaction between sorption kinetics, flow dynamics, and particle characteristics, validating the numerical model against experimental results. The discussion then turns to the transport of NPls within sand filters of industrial DWTPs. Investigations highlight the influence of physical and chemical properties of NPls on their behavior within porous media. Laboratory experiments explore the impact of surface functionalities and surfactants on filtration efficiency, emphasizing the importance of enhancing sand filtration practices in DWTPs. These interdisciplinary studies underscore the importance of collaborative efforts in addressing plastic pollution. By integrating experimental approaches, numerical modeling, and theoretical frameworks, the research advances our understanding of plastic transport dynamics in porous media, informing policy decisions and mitigation strategies. In summary, this study plays a crucial role in confronting the issues associated with plastic pollution by paving the way for ongoing research aimed at reducing its environmental effects and preserving water resources for the benefit of future generations.
Benzer Tezler
- Gıda temaslı dokumasız kumaşların mikroplastik salım potansiyelinin farklı ayırma yöntemleri ile incelenmesi
Investigation of the microplastic release potential of food contact non-woven fabrics by different separation methods
MERVE KURİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YURTSEVER
- Determination of microplastics and nanoplastics in saturated porous media
Doygun gözenekli ortamda mikroplastikler ve nanoplastiklerin belirlenmesi
SELÇUK ORAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Jeoloji MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. BEDRİ KURTULUŞ
- Enhancing ultrafiltration membranes through surface modification for effective nanoplastic removal from water sources
Su kaynaklarından nanoplastiklerin etkili şekilde giderilmesi için ultrafiltrasyon membranlarının yüzey modifikasyonuyla iyileştirilmesi
BÜŞRA SEZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SACİDE ALTINKAYA
- Çamaşır makinesi atık suyunun arıtımı ve yeniden kullanımı için selüloz nanofibril kaplamalı nanolif membranların geliştirilmesi
Development of cellulose nanofibrile coated nanofiber membranes for the treatment and reuse of washing machine wastewater
SEZER GENÇTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- İstanbul'da toplanan çiğ midye numunelerinde mikroplastik kirliliğinin araştırılması
Research on microplastic contamination in mussels collected in Istanbul
FARUK GALYON
Doktora
Türkçe
2023
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Aydın ÜniversitesiGıda Güvenliği ve Beslenme Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYLA ÜNVER ALÇAY