Atıksularda kirletici tayini ve giderimi için nanokompozit materyallerin geliştirilmesi
Development of nanocomposite materials for thedetermination and removal of pollutants in wastewater
- Tez No: 945307
- Danışmanlar: PROF. DR. OKTAY ÖZKAN, DOÇ. DR. ERKAN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Nanokompozit malzemeler, manyetik katı faz ekstraksiyon, ayırma-zenginleştirme, UPLC-DAD, adsorpsiyon, fotokataliz, pazopanib, metilen mavisi, Nanocomposite materials, magnetic solid phase extraction, separation-enrichment, UPLC-DAD, adsorption, photocatalysis, pazopanib, methylene blue
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, yeni nesil nanokompozit (NK) malzemelerin sentezi yapılmış ve birinci çalışmada NK malzeme ile ilaç etken maddenin tayini, ikinci çalışmada ise NK malzeme ile organik boyar maddenin giderimi üzerine çalışılmıştır. Çalışma 1'de, kanser tedavisinde kullanılan pazopanib'in hastane atıksularında tayini için manyetik katı faz ekstraksiyonu (MKFE) ile ultra performanslı sıvı kromatografisi (UPLC) tekniklerini bir araya getiren yenilikçi bir analiz yöntemi geliştirilmiştir. Bu amaçla, hastane atıksuyu gibi karmaşık matrislere sahip örneklerde, toksik bir ilaç etken maddesi olan pazopanib'in yüksek doğruluk ve hassasiyetle belirlenebilmesi amacıyla yeni bir adsorban sentezlenmiştir. Bu doğrultuda, g-C3N4 nanopartiküllerinin (NP) üstün adsorpsiyon kapasitesi ile CoFe2O4 NP'nin manyetik özellikleri birleştirilerek etkili bir ayırma ve zenginleştirme sağlayan NK bir malzeme geliştirilmiştir. Sentezlenen NK, X-ışını kırınım spektroskopisi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi, alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve Zeta potansiyeli ölçüm teknikleri ile karakterize edilmiştir. Çalışma 1 sonucunda optimum koşullar deneysel olarak belirlenmiştir, numune çözeltisi pH 8,0, g-C3N4@CoFe2O4 NK miktarı 75 mg, elüent türü metanol ve elüent hacmi 2 mL olarak belirlenmiştir. MKFE-UPLC prosedürü için gözlenebilme sınırı (GS), tayin sınırı (TS) ve bağıl standart sapma (BSS %) değerleri sırasıyla 1,2 µg.L-1, 4,1 µg.L-1 ve %1,5 olarak bulunmuştur. Hastane atıksu örneklerinde yapılan ekleme-geri kazanım çalışmalarından %93 ile %107 arasında değişen geri kazanım değerlerinin elde edilmesi, geliştirilen g-C3N4@CoFe2O4 NK temelli MKFE yönteminin doğruluğunu kanıtlamıştır. Çalışma 2'de, endüstriyel atıksularda sıklıkla karşılaşılan organik boyar madde olan Metilen Mavisi'nin (MM) sentezlenen Nanokil@VS2 NK malzemesi kullanılarak adsorpsiyon yöntemi ile giderimi ve fotokatalitik bozunması üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen çok fonksiyonlu NK, XRD, FT-IR, FE-SEM, EDX ve Zeta potansiyeli ölçüm teknikleri ile karakterize edilmiştir. Çalışma 2 sonucunda optimum koşullar deneysel olarak belirlenmiştir, numune çözeltisi pH 6, adsorban miktarı 15 mg ve adsorpsiyon süresi 10 dakika olarak belirlenmiş olup, adsorpsiyon verimleri %93 ile %99 arasında değişmiştir. Fotokatalitik yöntemle MM gideriminde ise Nanokil@VS2 nanofotokatalizör olarak kullanılmış ve 400 Watt UV lamba altında 270-480 dakika süresince MM %95'in üzerinde bir bozunma verimiyle etkin şekilde bozunduğu tespit edilmiştir. Fotokatalitik deneyler sonucunda, optimum koşullar pH 4 ve 200 mg nanofotokatalizör miktarı olarak belirlenmiştir. Yeniden kullanabilirlik testleri, malzemenin üç döngü boyunca etkinliğini koruduğunu göstermiştir. Elde edilen bulgular, geliştirilen fotokatalitik sistemin oldukça başarılı olduğunu ortaya koymuş ve sentezlenen çok fonksiyonlu NK tekrar kullanılabilirliği açısından önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip nanokil ile fotokatalitik özelliğe sahip VS₂ NP'nin entegre edilmesiyle sentezlenen çok fonksiyonlu Nanokil@VS2 NK, hem adsorban hem de fotokatalizör olarak etkili bir çözüm sunmuştur. Yapılan her iki çalışmada da sentezlenen NK malzemeler verimli şekilde kullanılmış olup nanoteknolojinin kovansiyonel arıtma teknikleri ile birlikte kullanılarak organik kirleticilerin giderimi için yenilikçi bir yaklaşım sergileyebileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis study, synthesis of new generation nanocomposite (NC) materials was carried out and in the first study, determination of drug active ingredient with NC material and in the second study, removal of organic dyestuff with NC material were studied. In Study 1, an innovative analysis method combining magnetic solid phase extraction (MSFE) and ultra-performance liquid chromatography (UPLC) techniques was developed for the determination of pazopanib used in cancer treatment in hospital wastewater. For this purpose, the determination of pazopanib, a toxic drug active ingredient, in samples with complex matrices such as hospital wastewater, was carried out with high accuracy and high precision. A new adsorbent has been synthesised in order to be determined precisely. In this direction, a NC material providing an effective separation and enrichment was developed by combining the superior adsorption capacity of g-C3N4 nanoparticles (NP) with the magnetic properties of CoFe2O4 NP. The synthesised NC was characterised by XRD, FTIR, FE-SEM, EDX and Zeta potential measurement techniques. As a result of Study 1, the optimal conditions were determined experimentally: sample solution pH 8.0, g-C3N4@CoFe2O4 NK amount 75 mg, eluent type methanol, and eluent volume 2 mL. The limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ) and relative standard deviation (RSD %) values for the MKFE-UPLC procedure were 1,2 µg.L-1, 4,1 µg.L-1 and 1,5%, respectively. Recovery values ranging from 93% to 107% were obtained from addition-recovery studies in hospital wastewater samples, proving the accuracy of the developed g-C3N4@CoFe2O4 NC based MKFE method. In Study 2, research was conducted on the removal and photocatalytic degradation of Methylene Blue (MB), an organic dye frequently present in industrial wastewater, by adsorption method using the synthesised Nanoclay@VS2 NC material. The synthesised multifunctional NC was characterised by XRD, FT-IR, FE-SEM, EDX and Zeta potential measurement techniques. As a result of Study 2, the optimum conditions were experimentally determined, sample solution pH 6, amount of adsorbent 15 mg and adsorption time 10 minutes, and adsorption efficiencies ranged between 93% and 99%. In MM degradation using the photocatalytic method, Nanokil@VS2 was used as a nanophotocatalyst, and it was found that MM was effectively degraded with a degradation efficiency of over 95% for 270-480 minutes under a 400 Watt UV lamp. Following the execution of the photocatalytic experiments, the optimum conditions were determined to be a pH of 4 and 200 mg of nanophotocatalyst. Reusability tests showed that the material retained its activity for three cycles. The findings revealed that the developed photocatalytic system was highly successful and showed that the synthesised multifunctional NC has a significant potential for reusability. In this study, the multifunctional Nanoclay@VS2 NC synthesised by integrating nanoclay with high adsorption capacity and VS₂ NP with photocatalytic properties offered an effective solution as both adsorbent and photocatalyst. In both studies, the synthesised NC materials were efficiently used, and it was concluded that nanotechnology can be used in combination with conventional treatment techniques to demonstrate an innovative approach for the removal of organic pollutants.
Benzer Tezler
- Aktif karbon ile çevre kirletici bazı unsurların giderilmesi
Removal of enviromental pollutants by using activated carbon
İLKÜN ORBAK
Doktora
Türkçe
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REHA YAVUZ
- Bir reaktif boya hammadesi olan 2-naftilamin 3,6,8-trisülfonik asit (K-asit)'in ozonlama prosesi ile oksidasyonunun incelenmesi
Evaluation of the oxidation of the reactive dye intermediate 2-naphthylamine 3,6,8-trisulphonic acid (K-acid) by the ozonation process
GÜLCAN BAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON
- Effect of anti-inflammatory drug micropollutants in hybrid biofilm nitrification systems on microbial community population
Hibrit biyofilm nitrifikasyon sisteminde antienflamatuvar özellikteki mikrokirleticilerin mikrobiyal popülasyon üzerine etkisi
ROYA DADKHAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. GÜLSÜM EMEL ZENGİN BALCI
Assoc. Prof. Dr. DİĞDEM GÜVEN
- Treatability of İstanbul Yenikapı discharge wastewater by chemical precipitation
Başlık çevirisi yok
DEMİR A. MÜFTÜOĞLU
- Kentsel atıksu arıtma tesisi anaerobik çamur çürütücülerinin dinamik proses modelleme yaklaşımı ile analizi
Analysis with dynamic process modeling approach of anaerobic sludge digesters of the urban wastewater treatment plant
KERİM EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL