Karabuğday kabuğu atığı kaynaklı biyojenik nanoparçacık, aktif karbon ve kompozit adsorbanlar
Biogenic nanoparticles, activated carbon, and composite adsorbents derived from buckwheat husk waste
- Tez No: 961830
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA JALE GÜLEN, PROF. DR. CEMALETTİN BALTACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 428
Özet
Bu çalışmada, su kütlelerindeki metilen mavisi (MM), kurşun (Pb(II)) ve kadmiyum (Cd(II)) gibi kirleticilerin giderimi amacıyla karabuğday kabuğu (KK) kaynaklı farklı yapıdaki adsorbanlar geliştirilmiştir. Demir oksit ve gümüş nanoparçacıklar (KKFeNP, KKAgNP), manyetik nanoparçacıklar (KKMNP1, KKMNP2), aktif karbon (KKAK) ve aktif karbon-nanoparçacık kompozit adsorbanlar (KKAKMNP1, KKAKAgNP) sentezlenmiştir. Tüm adsorbanlar SEM, TEM, XRD, FTIR, EDS, TGA ve pHpzc analizleriyle karakterize edilmiştir. KKAK ve kompozit yapılarda BET ve Boehm, manyetik yapılarda ise VSM analizleri gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon performansları, pH, temas süresi, sıcaklık, adsorban miktarı ve başlangıç derişimi gibi değişkenler altında değerlendirilmiştir. Kinetik modellemelerde, tüm adsorbanlar için YİD modeli en yüksek uyumu göstermiş, adsorpsiyon sürecinin kimyasal etkileşimlerle ilerlediği belirlenmiştir. İzoterm modellemesinde ise Langmuir modeli en uygun eşleşmeyi sağlamış ve tek katmanlı adsorpsiyon mekanizmasının etkili olduğu ortaya konmuştur. pH 8 koşullarında KKAK, KKAKMNP1 ve KKAKAgNP'nin MM için maksimum adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 200.3, 235.3 ve 242.3 mg/g; Pb(II) için ise 480.1, 496.9 ve 390.6 mg/g olarak belirlenmiştir. KKAgNP, KKFeNP'ye kıyasla; KKMNP1 ise KKMNP2'ye göre daha yüksek giderim verimliliği sergilemiştir. KKAK'ın 1259.8 m²/g yüzey alanına ve Tip IV izoterm yapısına sahip olduğu görülmüştür. VSM sonuçları, KKMNP1, KKMNP2 ve KKAKMNP1 manyetik adsorbanlarının süperparamanyetik özellik taşıdığını göstermiştir. Gümüş içeren adsorbanlar hem gram-negatif hem de gram-pozitif bakterilere karşı daha güçlü antibakteriyel etki göstermiştir. KKAgNP ve KKAKAgNP, sitotoksisite analizlerinde dört farklı hücre hattında belirgin inhibisyon göstermiştir. Yeniden kullanılabilirlik çalışmalarında KKFeNP ve KKAgNP, yüksek düzeyde adsorpsiyon kararlılığı sergilemiş; diğer adsorbanlar ise belli ölçüde performans kayıpları yaşamakla birlikte, stabil bir giderim sürekliliği ortaya koymuştur. Araştırma sonuçları KK kökenli farklı yapı ve özelliklerde üretilen adsorbanların, boya ve ağır metal giderimi açısından umut vadeden çevre dostu malzemeler olduğu ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, various types of adsorbents derived from buckwheat husk (KK) were developed for the removal of pollutants such as methylene blue (MM), lead (Pb(II)), and cadmium (Cd(II)) from aqueous media. Iron oxide and silver nanoparticles (KKFeNP, KKAgNP), magnetic nanoparticles (KKMNP1, KKMNP2), activated carbon (KKAK), and activated carbon–nanoparticle composite adsorbents (KKAKMNP1, KKAKAgNP) were synthesized. All adsorbents were characterized using SEM, TEM, XRD, FTIR, EDS, TGA, and pHpzc analyses. BET and Boehm analyses were conducted for KKAK and the composites, while VSM analysis was applied to the magnetic materials. Adsorption performances were evaluated under varying conditions including pH, contact time, temperature, adsorbent dosage, and initial concentration. Kinetic modeling revealed that the pseudo-second-order model provided the best fit for all adsorbents, indicating that the adsorption process proceeded predominantly via chemical interactions. Isotherm modeling showed that the Langmuir model was the best fit, suggesting a monolayer adsorption mechanism. Under pH 8 conditions, the maximum adsorption capacities of KKAK, KKAKMNP1, and KKAKAgNP for MB were determined as 200.3, 235.3, and 242.3 mg/g, respectively; and for Pb(II) as 480.1, 496.9, and 390.6 mg/g, respectively. KKAgNP demonstrated higher removal efficiency compared to KKFeNP, and KKMNP1 outperformed KKMNP2. KKAK exhibited a surface area of 1259.8 m²/g and a Type IV isotherm structure. VSM results confirmed the superparamagnetic behavior of the magnetic adsorbents KKMNP1, KKMNP2, and KKAKMNP1. Silver-containing adsorbents exhibited stronger antibacterial activity against both gram-negative and gram-positive bacteria. KKAgNP and KKAKAgNP showed significant inhibition in cytotoxicity assays across four different cell lines. Reusability tests revealed that KKFeNP and KKAgNP maintained high adsorption stability, while other adsorbents experienced some performance losses but still maintained a steady removal profile. The findings suggest that buckwheat husk-derived adsorbents with diverse structures and functionalities are promising, environmentally friendly materials for dye and heavy metal removal applications.
Benzer Tezler
- Farklı yöntemler kullanılarak karabuğday çayının üretimi, fizikokimyasal, duyusal ve antioksidan özelliklerinin incelenmesi
Production of buckwheat tea using different methods, investigation of physicochemical, sensory and antioxidant properties
UĞUR ÜLKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiGümüşhane ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMALETTİN BALTACI
- Karabuğday unu, patates unu ve nohut unu kullanılarak üretilen glutensiz siron örneklerinin fizikokimyasal, biyoaktif ve duyusal özellikleri ile optimizasyonunun belirlenmesi
Determination of physicochemical bioactive and sensory properties and optimization of gluten free siron samples produced using buckwheat flour, potato flour and chickpea flour
ŞEYMA OKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiGümüşhane ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE BAHAR
PROF. DR. CEMALETTİN BALTACI
- The effect of buckwheat flour on biscuit quility
Karabuğday ununun bisküvi kalitesine etkisi
AMANJ NASIH SMAIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gıda MühendisliğiHarran ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ YILDIRIM
- Karabuğday katkılı ekmek yapma olanaklarının araştırılması
Research of buckwheat added bread making possibilities
ERDİ EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gıda MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT REİS AKKAYA
- Karabuğday unları ve ıslak öğütme fraksiyonlarının bazı besinsel, termal ve çirişlenme özellikleri
Some nutritional, thermal and pasting properties of buckwheat flours and its wet milling fractions
AYŞENUR ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN YALÇIN