Bizmut sülfür ve baryum oksit nanomalzemeleri yardımı ile bakırın ve kadmiyumun atıksu matrikslerinden giderilmesine yönelik yenilikçi analitik stratejiler
Novel analytical strategies for the removal of copper and cadmium from waste water matrix by using bismuth sulfide and barium oxide nanomaterial
- Tez No: 886556
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA TURAK, PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Ağır metaller, doğada farklı konsantrasyonlarda doğal olarak bulunabilen, çok düşük seviyelerde bile çevre ve canlılara toksik ve zararlı elementlerdir. Doğal döngülerin yanı sıra endüstriyel uygulamalardan kaynaklanan kirlilikle birlikte bu metaller toprakta, havada, yer altı sularında, denizlerde, okyanuslarda ve birçok farklı su kaynağında birikmektedir. Çevreye salınan ve doğal kaynaklarda biriken ağır metaller, yüksek toksisitesi ve biyolojik olarak parçalanamayan özellikleri nedeniyle canlılar için tehlike arz etmektedir. Bu nedenle, su kaynaklarından ağır metal iyonlarının yüksek giderim verimi ile arıtımı insan ve çevre sağlığı için önem taşımaktadır. Bu tez kapsamında, bakır ve kadmiyum iyonlarının farklı su matrikslerinden giderimi için yenilikçi arıtım stratejilerinin geliştirilmesine odaklanılmıştır. Tezin ilk kısmında, musluk sularından bakır iyonlarının yüksek giderim verimi ile arıtımında kullanılmak üzere Bi2S3 nanoçiçekler (NÇç) sentezlenmiş ve nanoçiçek destekli arıtım stratejisi, alevli atomik absorpsiyon spektrometresi (AAAS) sistemi ile birleştirilerek geliştirilmiştir. Bi2S3 NÇç sentezlenmesi için, basit ve zamandan tasarruf sağlayan yenilikçi bir sentez prosedürü ortaya konulmuştur. Sentezlenen Bi2S3 NÇç için taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı spektroskopisi (XRD) ve Fourier dönüşümlü infrared spektrometresi (FT-IR) ile karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Geliştirilen Bi2S3 NÇç-AAAS yönteminin tüm deneysel parametreleri tek değişkenli optimizasyon yaklaşımı ile optimize edilmiştir. Yöntemin uygulanabilirliği ve etkinliğinin değerlendirilmesi amacıyla musluk suyu örnekleri kullanılmıştır. Sistemin analitik performansını arttırmak amacıyla çıkış numunelerine dağıtıcı sıvı-sıvı mikroekstraksiyonu (DSSME) yöntemi uygulanmış ve yüzde giderim verimi hesaplanmıştır. Bakır iyonlarının arıtımı için Bi2S3 NÇç'lerin adsorpsiyon kapasitesi hesaplanmış ve Langmuir adsorpsiyon izoterm modelleri (Tip 1, Tip 2, Tip 3 ve Tip 4) kullanılarak elde edilen denge değerleri matematiksel olarak modellenmiştir. Tip 1 izoterm modeli temel alınarak hesaplanan değerlerin uygunluğu Bi2S3 NÇç'lerin bakır gideriminde adsorban olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Tezin ikinci bölümünde, kadmiyumun evsel atık sulardan yüksek giderim verimi ile arıtımı için BaO nanoçubuklar (NÇb) kullanılarak nanomalzeme esaslı bir arıtım stratejisi geliştirilmiştir. BaO NÇb'ler SEM ve XRD yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Deneysel parametreleri tek değişkenli optimizasyon yaklaşımı ile optimize edilen yöntemin uygulanabilirliğini ve doğruluğunu araştırmak amacıyla evsel atıksu numuneleri kullanılmıştır. %98.18 ile %99.57 arasında hesaplanan yüzde giderim verimleri BaO NÇb-AAAS esaslı yöntemin evsel atık sulardan kadmiyum gideriminde kullanılabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Heavy metals can be found in nature with different concentrations, even with low levels they are harmful to the environment and creatures. Besides the natural cycles, with the pollution due to industrial applications, these metals accumulate in soil, air, groundwater, seas, oceans, and many different water sources. Heavy metals released into the environment and accumulated in natural resources pose a danger to living organisms due to their high toxicity and non-biodegradable properties. Hence, the treatment of heavy metal ions from water resources with high removal efficiency is important for human and environmental health. This thesis focuses on the development of innovative treatment strategies for the removal of copper and cadmium ions from different water matrices. In the first part of the thesis, Bi 2 S 3 nanoflowers (NFs) were synthesized for the treatment of copper ions from tap water with high removal efficiency and the nanoflower-assisted treatment strategy was developed in combination with a flame atomic absorption spectrometry (AAAS) system. A simple and time-saving innovative synthesis procedure has been developed for the synthesis of Bi 2 S 3 NFs. The characterization studies for the synthesized Bi 2 S 3 NFs were performed by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR). All experimental parameters of the developed Bi 2 S 3 NFs-AAAS method were optimized by univariate optimization approach. The tap water samples were used to evaluate the applicability and efficiency of the method. In order to improve the analytical performance of the system, dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) method was applied to the effluent samples and percent removal efficiency was calculated. The adsorption capacity of Bi 2 S 3 NFs for the treatment of copper ions was calculated and the equilibrium values obtained were mathematically modelled using Langmuir adsorption isotherm models (Type 1, Type 2, Type 3, and Type 4). The suitability of the values calculated based on the Type 1 isotherm model showed that Bi 2 S 3 NFs can be used as adsorbent for copper removal. In the second part of the thesis, a nanomaterial-based treatment strategy was developed for the removal of cadmium from domestic wastewater with high treatment efficiency using BaO nanorods (NRs). BaO NRs were characterized by SEM and XRD methods. The domestic wastewater samples were utilized to investigate the applicability and accuracy of the method whose experimental parameters were optimized by univariate optimization approach. Percent removal efficiencies calculated between 98.18% and 99.57% showed that the BaO NRs- AAAS based method can be employed for cadmium removal from domestic wastewaters.
Benzer Tezler
- Küresel grafitli dökme demirlerde aşılayıcıların mekanik özellikler mikroyapı ve kükürt üzerine etkisi
Mechanical properties of inoculants in sphroidal graphite cast irons effect on microstructure and sulfur
ABDULLAH AYDOĞUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ACARER
- Bizmut sülfür (Bi2S3) ve kobalt (Co) nanopartiküllerinin model organizmalar üzerinde olası nanotoksikolojik etkilerinin belirlenmesi
Determination of possible nanotoxicological effects of bismuth sulfide (Bi2S3) and cobalt (Co) nanoparticles on model organisms
AYŞEGÜL ERGENLER
Doktora
Türkçe
2023
Su Ürünleriİskenderun Teknik ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA TURAN
- Bizmut sülfür tabanlı ince filmlerin spin kaplama yöntemiyle büyütülmesi ve karakterizasyonu
Deposition and characterization of bismute sulphite based thin films by spin coating method
ÖZGÜR KARSANDIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMİDE KAVAK
- Hidrotermal yöntem ile iki boyutlu WS2 ve Bi2S3 nanoyapıların sentezi ve süperkapasitör uygulamaları
Synthesis of two dimensional WS2 and Bi2S3 nanostructures by hydrothermal method and their supercapacitor applications
ADEM KARA
Doktora
Türkçe
2020
KimyaAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
- Bizmut sülfür nanopartikül yüklü hidrojelin 3 boyutlu baskısı ve meme kanseri tedavisinde radyoterapi etkinliğinin araştırılması
3D printing of bismuth sulfide nanoparticle loaded hydrogel and investigation of radiotherapy efficacy in breast cancer treatment
BÜŞRA ÇOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikErciyes ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ NURİ ERTAŞ