Photocatalytic degradation of ciprofloxacin with magnetic photocatalyst: Optimization of synthesis parameters
Manyetik fotokatalizör ile siprofloksasinin fotokatalitik degradasyonu: Sentez parametrelerinin optimizasyonu
- Tez No: 960623
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK DURANOĞLU DİNÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Mikro kirleticiler, su kaynakları içerisinde bulunarak çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Fotokatalitik bozunma, ortaya çıkan kirleticileri gidermek için kullanılan ekonomik, efektif ve çevre dostu bir yöntemdir. TiO₂, fotokatalitik bozunma proseslerinde en yaygın kullanılan katalizördür ancak üzerinde çalışılması gereken bazı dezavantajları bulunmaktadır. TiO₂ katalizörü UV bölgesinde oldukça aktif olmasına rağmen, görünür ışık spektrumundaki fotokatalitik aktivitesi sınırlıdır. Ayrıca, kullanım sonrası TiO₂'nin sudan ayrılması pahalı nanofiltrasyon süreçlerini gerektirmektedir. Bu çalışmada, nano boyutlu TiO₂'nin sudan ayrıştırılması sorununun üstesinden gelmek için geliştirilen manyetik fotokatalizörler ile siprofloksasinin (CIP) fotokatalitik bozunması incelenmiştir. Demir bazlı manyetik nanopartiküller (FexOy) birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak hazırlanmış, ardından sol-jel yöntemi kullanılarak yapıya SiO₂ ve TiO₂ eklenmiştir. Ayrıca katalizörlerin yapısına N-katkısı yapılarak TiO₂'nin görünür ışık spektrumundaki aktif bölgesinin arttırılması amaçlanmıştır. Fotokatalizörün sentez parametrelerini (kalsinasyon sıcaklığı, FexOy ve N içerikleri) optimize etmek için Box Behnken Design (BBD) metodu kullanılmıştır. Sentezlenen katalizörler ile CIP'in fotokatalitik bozunması, kesikli fotoreaktörde çalışılmıştır. Bozunma çalışmalarında UV-A (90 W, 365 nm) ve görünür ışık (300 W, 400-700 nm) kullanılarak ışık kaynağına bağlı olarak optimum sentez parametreleri belirlenmiştir. Ayrıca, optimum katalizörün CIP bozunma verimliliği farklı pH, ışık gücü ve başlangıç konsantrasyonlarında da incelenmiştir. Langmuir Hinshelwood modeli, bozunma süreçlerinin hız sabitini belirlemek için kullanılmıştır. Optimum katalizörler FESEM-EDX, XRD ve FTIR analizleri ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan manyetik fotokatalizörler, neodimyum mıknatıs kullanılarak manyetik ayırma yöntemiyle geri kazanılmış ve beş ardışık bozunma döngüsü boyunca yeniden kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Emerging pollutants are found in water resources and have negative effects on the environment and human health. Photocatalytic degradation is an economic, effective and environmentally friendly method to remove emerging pollutants. TiO₂ is the most widely used photocatalyst, but it has some disadvantages that need further study. Although TiO2 catalyst is very active in the UV region, its photocatalytic activity is limited in the visible light spectrum. In addition, separating TiO2 from water after use requires expensive nanofiltration processes. In this study, photocatalytic degradation of ciprofloxacin (CIP), an emerging pollutant, was investigated with the magnetic photocatalysts developed to overcome the separation problem of nanosized TiO₂. Iron-based magnetic nanoparticles (FexOy) were prepared using co-precipitation method, then SiO₂ and TiO₂ were added to the structure using sol-gel method. Furthermore, it was intended to increase the active region of TiO₂ in the visible light spectrum by N-doping the structure of the catalysts. Box Behnken Design (BBD) method was applied to optimize the synthesis parameters (calcination temperature, FexOy and N contents) of the photocatalyst. The photocatalytic degradation of CIP with synthesized catalysts was studied in a batch photoreactor. UV-A light (90 W, 365 nm) and visible light (300 W, 400-700 nm) were applied in degradation studies to determine the optimum synthesis parameters depending on the light source. In addition, CIP degradation efficiency of the optimum catalysts was studied at different pH, light power and initial concentrations. The Langmuir Hinshelwood model was performed to determine the rate constant of the degradation process. The optimum catalysts were characterised by FESEM-EDX, XRD and FTIR analyses. Prepared magnetic photocatalysts were recovered and reused for five consecutive degradation cycles via magnetic separation using a neodymium magnet.
Benzer Tezler
- Tanen ile modifiye edilmiş baryum titanatın siprofloksasin çözeltisine fotokatalitik etkisi
Photocatalytic effect of tannin-doped barium titanate on ciprofloxacin solution
SERHAT SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT SAYGILI
- Gün ışığı altında fotokatalitik yöntemle atık sudan siprofloksasin (CIP) giderilmesi
Removal of ciprofloxacin (CIP) from wastewater by photocatalytic method under daylight
ZOZAN GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT NASÜN SAYGILI
- Bazı ince filmlerin sentezi, radyasyon geçirgenliği, antibiyotik giderim ve antimikrobiyal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of some thin films; investigation of their radiation shielding, antibiotic degradation and antimicrobial properties
MUSTAFA KAVGACI
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN KÜÇÜKÖNDER
DOÇ. DR. SÜLEYMAN KERLİ
- TiO2/montmorillonit nanokompozitinin sentezi ve sulu çözeltilerden ilaç türü kirleticilerin fotokatalitik oksidasyon ve fotokatalitik ozonlama prosesleriyle bozundurulmasına yönelik uygulamalar: Proseslerin modellenmesi ve optimizasyonu
Synthesis of TiO2/montmorillonite nanocomposite and its applications in photocatalytic oxidation and photocatalytic ozonation processes for degradation of pharmaceutical contaminants from aqueous solutions: Modeling and optimization of the processes
AYDIN HASSANI
Doktora
Türkçe
2016
KimyaAtatürk ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA KARACA
PROF. DR. ALİREZA KHATAEE
- Destruction of antimicrobial contaminants in water and waste sludge with chemical oxidation processes
Su ve atık çamurda kimyasal oksidasyon prosesleriyle antimikrobiyal kirletici giderimi
NALAN BİLGİN ÖNCÜ
