Geri Dön

Bal kabağı kabuğundan çinko klorür kullanılarak aktif karbon hazırlanması, karakterizasyonu ve siprofloksasinin sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasındaki etkinliğinin incelenmesi

Preparation and characterization of activated carbon from pumpkin peel using zinc chloride and investigation of its efficiency in the removal of ciprofloxacin from aqueous solutions

PDF İndir

  1. Tez No: 947344
  2. Yazar: SERAP İNCE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İMAMOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 81

Özet

Sakarya'da yaygın olarak yetiştirilip ve genellikle tatlı yapımında kullanılan yöresel bir bitki olan bal kabağının özellikle kabukları herhangi bir amaç için kullanılmamakta ve genellikle atık olarak atılmaktadır. Bitkisel atıklardan aktif karbon üretilerek sulu çözeltilerden ilaç kalıntılarının temizlenmesi hem atık yönetimi hem de su kirliliğinin azaltılması için yapılan çalışmalardandır. Bu tezde bitkisel atık olan bal kabağı kabukları, çinko klorür kullanılarak ilk defa aktif karbona (PPAC) dönüştürüldü ve üretilen aktif karbona manyetik özellik kazandırılarak (PPMAC) sulu çözeltilerden siprofloksasin (CIP) giderimindeki etkinliği araştırıldı. Bu amaçla sentezlenen PPAC ve PPMAC'nin karakterizasyonu; BET yüzey alanı, FT-IR, SEM-EDS analizi ve XRD ile yapıldı. Karakterizasyon çalışmalarında PPAC ve PPMAC'nin yüzey alanlarının sırasıyla 946,4 m²/g ve 798.0 m²/g olduğu görüldü. EDS analizinde %84,87'lik bir oranla PPAC'nin yüksek oranda karbon içerdiği bulundu. PPMAC'a ait enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) sonuçlarına göre ise Co (% 5,77 ağırlıkça) ve Fe (% 6,71 ağırlıkça) elementlerinin karbon destekli yapıya başarıyla yüklendiğini doğruladı. PPMAC ile CIP adsorpsiyonu kesikli yöntem ile incelendi. Sulu çözeltilerdeki CIP derişimi UV-Vis. spektrofotometre ile belirlendi. Adsorpsiyon deneylerinde sulu fazın pH'sı (3,0-10,0), karıştırma süresi (60-1440 dk.), başlangıç derişimi (10-150 mg/L) ve PPMAC dozu (25-100 mg) gibi adsorpsiyonu etkileyen faktörler araştırıldı. Deneysel çalışmalarda pH'nın CIP adsorpsiyonunda etkili olduğu en verimli pH'nın nötr ve hafif bazik koşullarda gerçekleştiği bulundu. Diğer taraftan karıştırma süresinin artmasıyla CIP adsorpsiyonunun arttığı ve 1440 dk.'lık karıştırma süresinde en yüksek değere ulaştığı bulundu. CIP başlangıç derişiminin artmasının da PPMAC'nin gramı başına adsorplanan CIP miktarını arttırdığı görüldü. Ayrıca adsorpsiyon giderim yüzdesi, adsorban dozu ile doğru orantılı olarak artış gösterdi. PPMAC ile CIP adsorpsiyon kinetiği incelendiğinde sahte ikinci derece kinetik model ile uyumlu olduğu bulundu. PPMAC ile CIP adsorpsiyon izotermlerinin korelasyon katsayıları karşılaştırıldığında Langmuir modelinin daha yüksek R2 değeriyle deneysel verilere daha iyi uyum sağladığı görülmektedir. Bu da CIP'in PPMAC yüzeyine tek katmanlı ve homojen bir şekilde adsorbe olduğunu düşündürmektedir. Langmuir izotermine göre hesaplanan adsorpsiyon kapasitesinin ise qmax=69,9 mg/g olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak; bitkisel atıkların aktif karbon haline getirilmesinin ekonomiye geri dönüşümdeki önemi ve manyetik aktif karbonun normal aktif karbonlarla kıyaslandığında kullanım kolaylıklarının olması gibi faydalarını da göz önüne alındığında balkabağı kabuklarından çinko klorür kullanılarak hazırlanan manyetik aktif karbonun (PPMAC), atık sulardan CIP gideriminde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

Due to global industrialization, population growth, and the expansion of economic activities, the demand for clean water has significantly increased (Das, 2025). As water use and demand rise, the availability of clean water is decreasing due to pollution and other factors (Boretti et al., 2019). Pollution in aquatic ecosystems is increasingly driven by intense human activities, including the chemical, textile, metallurgical, and mining industries, agricultural practices, and the widespread use of non-biodegradable materials, industrial colors, cosmetics, pharmaceuticals, and pesticides (Al-Buriahi et al., 2022; Pascariu et al., 2020; Pltonykova et al., 2020). The growing production and consumption of such pollutants have further degraded water quality. Once introduced into the ecosystem, these pollutants can cause enzymatic, hormonal, and genetic disruptions in humans (Malakootian et al., 2021). Antibiotics are extensively used in human medicine and veterinary applications to combat bacterial infections, and more recently, they have been employed in cancer therapies (Nguyen et al., 2022; Chandrasekaran et al., 2020). Furthermore, it is predicted that 50% to 90% of antibiotics administered to humans and animals are excreted via feces and urine into the sewage system without undergoing metabolic transformation in the body (Abolghasemi et al., 2025). However, when not effectively degraded or removed from wastewater, they pose a significant ecological threat, with residues infiltrating groundwater, surface water, and even drinking water sources (Igwegbe et al., 2021). Ciprofloxacin (CIP) is a widely used fluoroquinolone antibiotic prescribed for the treatment of various infections (Zhang et al., 2017; Rehman et al., 2019; Thai et al., 2023). It enters aquatic environments through hospital effluents, animal farm runoff, domestic wastewater, and pharmaceutical manufacturing discharges. Approximately 50% of administered CIP is excreted unmetabolized by humans (Peñafiel et al., 2021). Therefore, its effective removal from wastewater is critical to mitigating its adverse effects on ecosystems and human health (Carabineiro et al., 2011; Igwegbe et al., 2021). Among the available treatment technologies, adsorption stands out as a simple, ecologically sustainable, and economical approach for wastewater purification (Rashid et al., 2021). In this context, commercial activated carbon is commonly used as an adsorbent for the removal of pharmaceutical residues (Silva et al., 2018). The use of agricultural and industrial wastes as precursors for activated carbon production offers significant economic and environmental advantages (Costa et al., 2021). Although activated carbon is widely applied in industrial wastewater treatment, its recovery from aqueous media is often challenging and may result in secondary pollution. Issues such as filter clogging further hinder its large-scale applications (Moosavi et al., 2020). Magnetic separation technology presents a promising alternative to overcome these limitations. Magnetic activated carbon can be efficiently separated from aqueous solutions under an external magnetic field, facilitating adsorbent recovery and reducing operational complications (Jiang et al., 2021). A review of the literature indicates that magnetic activated carbon has considerable potential, particularly in the treatment of hospital and pharmaceutical industry effluents. The reusability of the material due to its magnetic properties enhances the overall cost-effectiveness of the system. These advantages render the method a viable alternative to conventional water treatment techniques (Li et al., 2024). In the Sakarya region, pumpkin (Cucurbita spp.) is commonly cultivated and traditionally used in desserts. However, its peels are typically discarded as waste. The production of activated carbon from such plant-based waste offers a dual benefit-effective waste management and pharmaceutical pollutant removal from water. In this study, pumpkin peels were converted into activated carbon (PPAC) using zinc chloride for the first time. Subsequently, magnetic properties were imparted to the material to produce magnetic activated carbon (PPMAC), which was then employed for the removal of ciprofloxacin (CIP) from aqueous medium. The synthesized PPAC and PPMAC were characterized using BET surface area analysis, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), and X-ray diffraction (XRD). Characterization results revealed that the surface areas of PPAC and PPMAC were found to be 946.4 m²/g and 798.0 m²/g, respectively. It can be said that the surface areas of the produced activated carbons are large. According to the literature, typical activated carbons exhibit surface areas ranging between 500–1500 m²/g (Gupta, 2009). Such surface areas enhance adsorption efficiency, especially for removing pharmaceuticals and heavy metals from aqueous solutions. Moreover, elemental analysis confirmed the presence of carbon (C) in both PPAC and PPMAC, along with Fe and Co in PPMAC. Batch adsorption studies were utilized to evaluate the performance of PPMAC in CIP removal. CIP concentrations in aqueous solutions were determined using UV-Vis spectrophotometry. Effective parameters such as solution pH (3.0–10.0), contact time (60–1440 min), initial CIP concentration (10–150 mg/L), and PPMAC dosage (25–100 mg) were systematically varied. The adsorption efficiency was found to be pH-dependent, with optimal performance under neutral to mildly basic conditions. CIP removal increased with prolonged contact time, reaching maximum efficiency at 1440 min. Higher initial CIP concentrations led to greater adsorption of CIP per gram of PPMAC, and percent removal efficiency positively correlated with the PPMAC dosage. Adsorption kinetics of CIP onto PPMAC agreed with a pseudo-second-order model, suggesting that chemisorption was the dominant process. Among the adsorption isotherms tested, the Langmuir model exhibited a better fit, suggesting monolayer adsorption on a homogeneous surface. The maximum CIP adsorption capacity (qmax) of PPMAC calculated from the Langmuir model was 69.9 mg/g. In conclusion, the conversion of pumpkin peel-based waste into magnetic activated carbon provides a sustainable and cost-effective solution for wastewater treatment. The PPMAC derived from pumpkin peels with the magnetic properties easily separated from aqueous resulting strong potential for the removal of ciprofloxacin from waters. Its high adsorption capacity and ease of separation make it a promising alternative to conventional adsorbents in environmental remediation applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    654493

    Bal kabağı kabuğundan sülfürik asitle (H₂SO₄) hazırlanmış biyokömür ile metilen mavisinin sulu çözeltilerden giderimi

    Removal of methylene blue from aqueous solutions with biochar prepared from pumpkin peel with sulfuric acid (H₂SO₄)

    DEMET BAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Çevre MühendisliğiBitlis Eren Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM ÖZER

    PROF. DR. MUSTAFA İMAMOĞLU

  2. Tez No

    683444

    Balkabağı kabuğundan çevre dostu yöntemler kullanılarak β-karoten ekstraksiyonu ve elde edilen ekstraktın enkapsülasyonu

    Extraction of β-carotene from pumpkin peel using environmentally methods and encapsulation of the extract obtained

    KEZİBAN KÜBRA GÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Gıda MühendisliğiAkdeniz Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET TORUN

  3. Tez No

    521537

    Bal kabağı suyunun pastörizasyonu

    Pasteurization of pumpkin juice

    AYŞE KILINÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Gıda MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDE DEMİR

  4. Tez No

    712904

    Reactive blue 3R ve reactive red P4BN tekstil boyar maddelerinin sulu çözeltilerden gideriminde balkabağı atıklarının adsorban olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi

    Investigation of the usage of pumpkin wastes as an adsorbent in the removal of reactive blue 3R and reactive red P4BN textile dyes from aqueous solutions

    ÖZNUR DURSUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇAĞLAYAN AÇIKGÖZ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SAHRA DANDIL

  5. Tez No

    590346

    Çeşitli doğal substratların yerel bir Aureobasidium pullulans suşunun pullulan üretimine etkilerinin incelenmesi

    Investigation of the effects of various natural substrates on the pullulan production by a domestic Aureobasidium pullulans strain

    BÜŞRA AKDENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyoteknolojiHacettepe Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEKİYE YEŞİM ÖZBAŞ

Geri Dön