Metal ile modifiye edilmiş kitosan bilyeleri geliştirilmesi ve katalitik performansının incelenmesi
Development of metal-modified chitosan beads and investigation of their catalytic performance
- Tez No: 940763
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAL BEKTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 66
Özet
Bu çalışmada, boyar madde içeren atıksuların arıtımında çevre dostu, ekonomik ve sürdürülebilir bir alternatif olarak fotokatalitik oksidasyon prosesi araştırılmıştır. Bu amaçla, doğada biyosentez yoluyla elde edilen kitinden türetilen kitosan biyopolimeri taşıyıcı materyal olarak kullanılmış ve üzer4ine geçiş metalleri olan kobalt, demir (II), demir (III) ve bakır yüklenerek çeşitli metal-kitosan katalizörleri hazırlanmıştır. Fotokatalitik proseste güçlü bir oksidant olarak bilinen peroksimonosülfat (PMS) tercih edilmiştir. Elde edilen metal yüklü kitosan bilyeleri, 20 mg/L konsantrasyona sahip Direct Orange 46 (DO46) boyası içeren sentetik çözeltilerde test edilmiştir. Her bir katalizörün fotokatalitik etkinliği karşılaştırılmış ve elde edilen giderim verileri kinetik analizlerle detaylı şekilde değerlendirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, kobalt yüklü kitosan bilyelerinin diğer metallerle karşılaştırıldığında daha yüksek giderim verimi sağladığı ve fotokatalitik reaksiyon hızını önemli ölçüde artırdığı belirlenmiştir. Bu bulgular doğrultusunda, kobalt yüklü katalizör ile daha yüksek boyar madde konsantrasyonlarına sahip (50 mg/L ve 100 mg/L) çözeltiler üzerinde ilave deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sistemde kullanılan PMS miktarının ve katalizör dozunun optimizasyonu yapılmış; prosesin ışık varlığında ve tamamen karanlık koşullarda gösterdiği etkinlik değerlendirilmiştir. Işık kaynağı olarak UVA ve UVA LED kullanılarak her iki sistemin etkisi ayrı ayrı incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, özellikle UVA LED ışığı altında kobalt yüklü katalizörlerin etkinliğinin daha belirgin olduğu gözlemlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında, gerçek bir tekstil fabrikasından temin edilen atıksu örneği üzerinde de aynı fotokatalitik proses uygulanmıştır. Gerçek atıksu ortamında da yüksek giderim verimi elde edilmiş, bu da laboratuvar ölçekli deneylerin pratik uygulamalara aktarılabilirliğini göstermiştir. Bu kapsamda, kobalt yüklü kitosan bilyeleri; fotokatalitik oksidasyon proseslerinde etkili, yeniden kullanılabilir ve çevre dostu bir katalizör olarak değerlendirilebileceğini göstermiştir. Bu yöntem, boyar madde içeren atıksuların ileri arıtımında yenilikçi ve sürdürülebilir bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, photocatalytic oxidation was investigated as an environmentally friendly, economical, and sustainable alternative for the treatment of wastewater containing dyestuffs. For this purpose, chitosan biopolymer derived from chitin produced via natural biosynthesis was used as a support material, and various transition metals including cobalt, iron (II), iron (III), and copper were loaded onto it to prepare different metal-chitosan-based catalysts. Peroxymonosulfate (PMS), known as a powerful oxidizing agent, was selected as the oxidant in the photocatalytic process. The prepared metal-loaded chitosan beads were tested in synthetic wastewater solutions containing 20 mg/L of Direct Orange 46 (DO46) dye. The photocatalytic activity of each catalyst was compared, and the removal data were analyzed in detail using kinetic evaluations. Experimental results revealed that cobalt-loaded chitosan beads provided higher removal efficiency and significantly increased the reaction rate compared to other metal-loaded catalysts. Based on these findings, additional experiments were conducted using the cobalt-based catalyst in solutions with higher dye concentrations (50 mg/L and 100 mg/L). Furthermore, optimization studies were carried out for catalyst dosage and PMS concentration to determine the most efficient operating conditions. The effect of light was also investigated by conducting experiments under both illuminated (light) and dark conditions. In addition, the influence of different light sources was evaluated by comparing UVA and UVA LED irradiation. In the final phase of the study, the optimized photocatalytic process was applied to a real wastewater sample obtained from a textile factory. High removal efficiency was achieved under real wastewater conditions as well, confirming the practical applicability of the developed catalyst system. Overall, the study demonstrates that cobalt-loaded chitosan beads can be considered as an effective, reusable, and environmentally friendly catalyst in photocatalytic oxidation processes. This method offers a promising and sustainable solution for the advanced treatment of dyecontaining industrial wastewater.
Benzer Tezler
- Modifiye edilmiş kitosan boncuklar üzerine katalaz enziminin immobilizasyonu
Immobilization of catalase on modify chitosan beads
ESRA BAŞAK
- Construction of a functional biodegradable bone tissue engineering scaffold for enhanced biomineralization
Biyomineralizasyonu tetikleyen, fonksiyonel ve biyobozunur bir kemik doku mühendisliği iskelesi yapımı
İNAS ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
- Cr(VI) removal from wastewaters using chitosan-polyvinyl alcohol beads
Polivinil alkol-kitosan boncukları kullanılarak atık sulardan Cr(VI) giderilmesi
ASUDE SENA DEMİRCİ ÜLKE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAŞAR ANDELİB AYDIN
- İletken polimer/metal nanokompozit yapılarla modifiye edilmiş kalem grafit elektrot üzerinde elektrokatalitik hidrojen üretimi
Production of electrocatalytic hydrogen on pencil graphite electrode modified with conductive polymer/metal nanocomposite structures
DERYA KOÇAK
- Polivinil alkol ve karbon nanotüp ile modifiye edilen kitosan kullanılarak atık sulardan CR(VI) giderimi
The usage of polyvinyl and carbon nanotubes modified chitosan for the removal of chromium (VI) from waste water
DENİZ SAYİD
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN DEVECİ AKSOY