Sustainable recycling of waste cellulose: Microwave-assisted cellulose dissolution in ionic liquid and reactor design
Atık selülozun sürdürülebilir geri dönüşümü: İyonik sıvıda mikrodalga destekli selüloz çözünmesi ve reaktör tasarımı
- Tez No: 898776
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Atıkların geri dönüşümü süreçlerinde seçilen proseslerin sürdürülebilir olması son derece önemlidir. Polyester, poliamid, akrilik, elastan gibi malzemeler tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ve organik çözücüler ile geri dönüşümü kolay sentetik polimerlerdir. Bunun aksine, yüksek oranda selüloz içeren pamuğun tekstil endüstrisinde geri dönüşümü zordur. Selüloz çözünmesi, içerdiği hidroksi gruplarının oluşturduğu moleküler içi ve arası hidrojen bağları nedeniyle zordur. Selülozu çözmek için sürdürülebilir olmayan bazı çözücü kombinasyonları geliştirilmiştir. Buna ek olarak diğer çözücülere göre daha sürdürülebilir bir yöntem olan N-metil-N-oksit Lyocell prosesinde kullanılmaktadır, ancak bu proseste kullanılan selülozun polimerizasyon derecesi 300-600 arasında olduğundan üretilen malzemenin mukavemeti düşüktür. Son yıllarda selülozu çözmek için de kullanılabilen daha çevre dostu ve sürdürülebilir bir çözüm olan iyonik sıvılar keşfedilmiştir. Bu tezde, selülozun çözünmesi için 1-bütil-3-metilimidazolyum klorür iyonik sıvısı kullanılarak hem klasik ısıtma yöntemiyle hem de mikrodalga destekli ısıtmayla incelenmiştir. Mikrodalga yöntemi kullanıldığında çözünme sürecinin oldukça hızlı olduğu anlaşıldıktan sonra, 10L kapasiteli sıcaklık kontrollü mikrodalga reaktörü tasarlanmış ve pilot ölçekli üretim sağlamak için imal ettirilmiş ve bu reaktör kullanılarak farklı parametrelerde selülozun çözünmesi araştırılmıştır. Hazırlanan çözeltinin kullanılabilirliği hem laboratuvar hem de endüstriyel ortamda iplik üretimi deneyleriyle test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, koagülasyon banyosunda rejenere edilen selülozun selüloz I'den selüloz II formuna geçtiğini, daha amorf bir yapıya sahip olduğunu ve aynı zamanda çözünme işlemi sırasında selüloz depolimerizasyonunun gerçekleştiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
It is of utmost importance that the processes selected for waste recycling are sustainable. Materials such as polyester, polyamide, acrylic, elastane are synthetic polymers widely used in the textile industry and easy to recycle with organic solvents. Contrary, cotton that contains high percentage cellulose is hard to recycle in textile industry. Cellulose is difficult to dissolve due to the intra- and intermolecular hydrogen bonds formed by the hydroxy groups it contains. Some solvent combinations that are not sustainable have been developed to dissolve cellulose. In addition, N-methyl-N-oxide, which is more sustainable than other solvents, is used in the Lyocell process, but the strength of the produced material is low since the degree of polymerization of cellulose used in this process is between 300-600. In recent years, ionic liquids have been discovered as a more environmentally friendly and sustainable solution that can also be used to dissolve cellulose. In this thesis, the dissolution of cellulose was investigated by using 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid for dissolution of cellulose both by conventional heating method and by microwave assisted heating. After it was understood that the dissolution process was quite fast when the microwave method was used, 10L capacity microwave reactor with temperature-controlled was designed and got it manufactured to provide pilot-scale production and the dissolution of cellulose was investigated at different parameters using this reactor. The usability of the prepared solution was tested by yarn production experiments in both laboratory and industrial settings. The results obtained show that the cellulose regenerated in the coagulation bath passes from cellulose I to cellulose II form, has a more amorphous structure and at the same time cellulose depolymerization occurs during the dissolution process.
Benzer Tezler
- Nar kabuğundan enzim ve ultrason destekli ekstraksiyon yöntemi ile fenolik madde ve pektin elde edilmesi
Enzyme and ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds and pectin from pomegranate peel
ZEYNEP MERVE KAHVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA KAHVECİ KARINCAOĞLU
- Anaerobic digestion of lignocellulosic waste usingphysico-chemical pretreatment methods interms of performance, microbial community, and cost analysis
Fizikokimyasal ön arıtım yöntemi ile lignoselülozik atıkların anaerobik çürütülmesi optimizasyonu, mikrobiyal topluluğu ve maliyet analizi
İREM GÜVEN BEYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN İNCE
- Ticari kahve atıklarının yalıtım malzemesi içerisinde değerlendirilebilirliğinin incelenmesi
Investigation evaluability of commercial coffee waste in insulation material
FATMAGÜL KIVRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE KALEM
- Bitkisel lif atıklarından sürdürülebilir selüloz eldesi ve karakterizasyonu
Extraction and characterization of sustainable cellulose from waste vegetable fibers
HİCRAN DURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT HALİS ERDOĞAN
- Sürdürülebilirbir yapı malzemesi bloğu: Biyoplastikten, biyolojik olarak bozunabilir, modüler, kenet sistemli bir öneri
A sustainable lightweight masonry unit: A bioplastic, biodegradable, modular proposal with interlocking qualities
ERDEM BAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF MIHÇIOĞLU