Derin ötektik çözücü kullanılarak ekstrakte edilen deniz çayırı atıklarından biyojenik nanopartikül sentezi ve kompozit membran uygulamaları
Biogenic nanoparticle synthesis from extracted seagrass waste using deep eutectic solvent and composite membrane applications
- Tez No: 940236
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ELİBOL, PROF. DR. YILMAZ YÜREKLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 206
Özet
Günümüzde nanoteknoloji farklı alanlardaki uygulamaları nedeniyle oldukça önem kazanmıştır. Nanoteknoloji ürünü olan metal nanopartiküller yüksek yüzey alanı-hacim oranları nedeniyle özgün biyolojik, kimyasal ve fiziksel özelliklere sahiptir. Gümüş, titanyum ve çinko nanopartikülleri bu avantajlı özelliklerinin yanında çeşitli aktivitelere sahip olduklarından en çok uygulama bulan nanopartiküllerden olmuştur. Metal nanopartiküllerinin üretiminde kullanılan yaklaşımlarda genellikle fiziksel ve kimyasal yöntemler bulunmaktadır. Ancak kullanılan ekipmanların ve solventlerin çevreye zararı olması, yüksek enerji giderleri gerektirmesi nedeniyle alternatif yöntem olarak yeşil sentez son zamanlarda popüler hale gelmiştir. İndirgeyici ajan olarak biyolojik materyallerin kullanıldığı bu yöntemde oda koşullarında başarılı şekilde metal nanopartiküller elde edilebilmektedir. Deniz çayırı yaprak ve rizomlarının özellikle turistik sahillerde birikim göstermesi, bu biyolojik kaynağı bertaraf edilecek bir atık olarak düşündürmüştür. Ancak sahip olduğu bileşikler, deniz çayırı atıklarının potansiyel bir kaynak olduğunu göstermektedir. Diğer yandan geleneksel solvent sistemlerine alternatif ve çevre dostu olarak geliştirilen derin ötektik çözücüler (DES) düşük buhar basıncı, yanmazlık, yüksek çözünme, yüksek termal aktivite ve kimyasal kararlılık gibi benzersiz özelliklere sahiptir. Ayrıca lignoselülozik bitki kaynaklarının ekstraksiyonunda DES sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerle elde edilen ekstraktların yeşil sentez yönteminde indirgeyici özelliği bulunmaktadır. Asetik asit bakterileri tarafından bitkisel selülozla aynı yapıda ve saf olarak üretilen bakteriyel selüloz (BS) modifikasyonlara açık bir biyolojik polimerdir. Gözenekli yapıya sahip olması BS'nin atıksu arıtım membranı olarak kullanılmasını sağlamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında ilk aşama olarak deniz çayırı atıklarının yeşil sentez yönteminde indirgeyici ajan olarak kullanılması hedeflenmiştir. Öncelikle farklı DES sistemleri kullanılmış, toplam fenolik ve toplam şeker miktarları spektrofotometrik yöntemlerle tespit edilmiştir. Bu sonuçlara göre çözücü DES sistemi olarak kolin klorür:üre (1:2) seçilmiştir. Ekstraksiyon çalışma koşullarında çözücü sisteminde su miktarı %52,5, ekstraksiyon süresi 60 dakika, ekstraksiyon sıcaklığı 82,5 °C ve çözücü/biyokütle oranı 35 mL/g olarak belirlenmiştir. Sentezlenen metal nanopartikülleri arasından yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda daha stabil yapıda olan gümüş nanopartikülü seçilmiştir. Gümüş nanopartikül boyutu 163 nm, polidispersite indeksi ise 0,117 olarak ölçülmüştür. Antibakteriyel, antibiyofilm ve fotokatalitik aktiviteleri saptanan gümüş nanopartikülünün son basamak uygulamasında ise BS ile atıksu arıtımına yönelik kompozit membran yapı oluşturulmuştur. Karakterizasyon sonrasında BS membranlarının farklı filtrasyon testleri yapılmıştır. Başarılı şekilde Escherichia coli filtrasyonu yapılarak türbidite giderimi sağlanırken, optik yoğunluğa bağlı olarak kompozit BS ile zeytin karasuyu %54 oranında giderilmiştir. Kompozit membranın hidrolik geçirgenlik değeri 8,99 L/m2.h.bar olarak ölçülmüştür. Yapılan karakterizasyon ve filtrasyon testleriyle bu kompozit membranın gelecek çalışmalar için potansiyeli tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, nanotechnology has gained great importance due to its applications in different fields. Metal nanoparticles, which are nanotechnology products, have unique biological, chemical and physical properties due to their high surface area- to-volume ratios. Silver, titanium and zinc nanoparticles have been the most widely used nanoparticles since they have various activities besides these advantageous properties. The approaches used in the production of metal nanoparticles generally include physical and chemical methods. However, since the equipment and solvents used are harmful to the environment and require high energy costs, green synthesis has recently become popular as an alternative method. In this method, where biological materials are used as reducing agents, metal nanoparticles can be successfully obtained under room conditions. The accumulation of seagrass leaves and rhizomes, especially on touristic beaches, has led us to consider this biological resource as a waste to be disposed of. However, its contents show that seagrass wastes are a potential source. On the other hand, deep eutectic solvents (DES) developed as an environmentally friendly alternative to conventional solvent systems have unique properties such as low vapor pressure, non-flammability, high solubility, high thermal activity and chemical stability. In addition, DES systems are widely used in the extraction of lignocellulosic plant sources. The extracts obtained with these systems have reducing properties in green synthesis method. Bacterial cellulose (BS), produced by acetic acid bacteria in the same structure and purity as plant cellulose, is a biological polymer open to modifications. Its porous structure enables BS to be used as a wastewater treatment membrane. Within the scope of this thesis study, it was aimed to use seagrass wastes as reducing agent in green synthesis method as a first step. Firstly, different DES systems were used, and total phenolic and total sugar amounts were determined by spectrophotometric methods. According to these results, choline chloride:urea (1:2) was selected as solvent DES system. As extraction operating conditions, the amount of water in the solvent system was determined as 52,5%, extraction time was 60 minutes, extraction temperature was 82,5 °C and solvent/biomass ratio was 35 mL/g. Among the synthesized metal nanoparticles, silver nanoparticle, which has a more stable structure, was selected as a result of the characterization studies. Silver nanoparticle size was 163 nm, and the polydispersity index was measured as 0,117. Antibacterial, antibiofilm and photocatalytic activities of silver nanoparticles were determined. In the last step application of silver nanoparticles, a composite membrane structure was formed for wastewater treatment with BS. After characterization, different filtration tests of BS membranes were performed. While turbidity removal was achieved by successfully filtration of Escherichia coli, olive mill wastewater was removed by 54% with the composite BS depending on the optical density. The hydraulic permeability value of the composite membrane was measured as 8.99 L/m2.h.bar. With the characterization and filtration tests, the potential of this composite membrane was determined for future studies.
Benzer Tezler
- Propolis biyoaktif bileşenlerinin ultrases destekli ekstraksiyonunda yeşil solventlerin etkinliğinin değerlendirilmesi
Evaluation of the efficacy of green solvents in ultrasound assisted extraction of propolis bioactive components
ŞEYMA MERYEM YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiHitit ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAL GÜZEL
- Development of active packaging materials from olive mill solid waste
Pirinadan aktif paketleme materyallerinin geliştirilmesi
KAMİL URGUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİLEK SİVRİ ÖZAY
PROF. DR. BORA MAVİŞ
- Derin ötektik çözeltiler kullanılarak kırmızı pancar (Beta vulgaris)'dan betalainlerin eldesi
Extracting betalains from red beetroot (Beta vulgaris) by using deep eutectic solutions
BEYZA KABA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKAY KOCA
- Biyokütle artıklarından elde edilen pektin ile ambalaj malzemesi üretimi
Production of packaging material with pectin from biomass residues
BİRSEN TEMUÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜJGAN OKUR
- Doğal derin ötektik çözücüler ile kuşburnu meyve, çekirdek ve atığından biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyon ve mikroenkapsülasyonunun yanıt yüzey yöntemi ile optimizasyonu
Optimization by response surface method the extraction and microencapsulation of bioactive compounds from rosehip fruit, seed and waste with natural deep eutectic solvents
EMRAH KARAKAVUK
Doktora
Türkçe
2020
Gıda MühendisliğiMunzur ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY KAPLAN İNCE
PROF. DR. İHSAN GÜNGÖR ŞAT