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: Belirtilmemiş.
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
- Kokulu kara üzüm (Vitis labrusca L.) meyvesinin farklı tekniklerle kurutularak bisküvi üretiminde kullanımı
The use of foxy grape (Vitis labrusca L.) fruit by drying with different techniques in the biscuit production
TUĞBA USTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN ERTAŞ
- Çölyak hastaları için nohut ve karabuğday temelli bulgur ikâme çalışmaları ve yöresel yemek uygulamaları
Chickpea and buckwheat-bulgur substitute studies and local food practices for people with celiac diseases
EBRAR YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gastronomi ve Mutfak SanatlarıGaziantep ÜniversitesiGastronomi ve Mutfak Sanatları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA YALINIZ
- Assesment of black carrot, red beet, pomegranate and strawberry as starter culture source for sourdough bread
Kara havuç, kırmızı pancar, nar ve çileğin ekşi maya ekmeklerinde starter kültür kaynağı olarak değerlendirilmesi
AYÇA AYFER PASLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Çimlendirilmiş pseudo-tahılların mikrobiyolojik özelliklerinin ve duyusal analizlerinin değerlendirilmesi
Evaluation of microbiological characteristics and sensory analyses of germinated pseudo-cereals
İREM GÜLCE ALTIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Beslenme ve DiyetetikBaşkent ÜniversitesiBeslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESEN YEŞİL