Development of a laser-based treatment and monitoring strategies of microplastics for water purification
Su arıtımı için lazer yardımlı mikroplastik işleme ve izleme stratejisi geliştirilmesi
- Tez No: 972911
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, femtosaniye lazer ışınımının mikroplastik konsantrasyonunu tespit edilebildiği kadarıyla 2 fM'a kadar düşürme potansiyeli olduğu gösterilmiştir. Bu değer başlangıç değerinin %42 altıdır. İlk olarak elli yıldan uzun bir süre önce kaydedilmiş olan mikroplastik kirliliği, artmaya devam etmekte ve deniz, tatlı su ve karasal ekosistemler için ciddi riskler oluşturmaktadır. Çok sayıda tespit, giderme ve ayrıştırma tekniği araştırılmış olsa da, her biri daha etkili ve yaygın olarak uygulanabilir çözümlere olan ihtiyacı vurgulayan sınırlamalarla karşı karşıyadır. Bu çalışma, kontrollü laboratuvar koşulları altında sulu ortamlarda mikroplastiklerin lazerle bozunmasını incelemektedir. Suda asılı polistiren mikroküreler, model mikroplastik olarak kullanılmıştır. Numuneler, polimer parçalanmasına katkıda bulunan dalga boyu ve yoğunluğa bağlı çok foton soğurması olayını araştırmak üzere seçilen üç lazer ışınımına maruz bırakılmıştır: görünür milisaniye darbeli lazer, yakın kızılötesi nanosaniye darbeli lazer ve kızılötesi femtosaniye darbeli lazer. İşlemden sonra, numuneler morfoloji veya kompozisyon değişikliklerini tespit etmek için açısal çözünürlüklü bir Mie saçılması düzeneği kullanılarak analiz edilmiştir. Bu optik yöntem, yapısal değişiklikleri izlemek için hassas bir yaklaşım sunmakta ve kalibre edilmiş güç kontrolü sayesinde tutarlı ölçüm sağlamaktadır. Sonuçlar, femtosaniye lazerlerin son derece düşük konsantrasyonlarda bozunma için kullanılabilirliğini ortaya koymuş, lazer rejimleri arasında karşılaştırmalı bir çerçeve oluşturmuş ve ışık tabanlı yöntemlerin gelecekteki çevre iyileştirme stratejilerine entegrasyonunu desteklemiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, femtosecond laser irradiation achieved detectable microplastic degradation down to 2 fM concentrations, with a maximum observed decrease of 42% in the original number density, demonstrating the potential of ultrafast laser treatment for highly dilute systems. Microplastic pollution, first reported over five decades ago, continues to escalate and pose serious risks to marine, freshwater, and terrestrial ecosystems. While numerous detection, removal, and decomposition techniques have been explored, each faces limitations, underscoring the need for more effective and broadly applicable solutions. This study investigates laser-induced degradation of microplastics in aqueous environments under controlled laboratory conditions. Polystyrene microspheres suspended in water were used as a model microplastic. Samples were exposed to three laser sources: a visible millisecond-pulsed laser, a near-infrared nanosecond-pulsed laser, and a femtosecond-pulsed infrared laser, chosen to probe wavelength- and intensity-dependent multiphoton absorption phenomena contributing to polymer breakdown. Following treatment, samples were analyzed using an angular-resolved scattering setup to detect morphological or compositional changes. This optical method provides a sensitive approach to monitor structural alterations and ensures consistent measurement through calibrated power control. The results demonstrate the feasibility of using femtosecond lasers for degradation at extremely low concentrations, establish a comparative framework across laser regimes, and support the integration of light-based methods into future environmental remediation strategies.
Benzer Tezler
- Uydu bazlı jeodezik ve jeodinamik veri analiz ve yönetim sistemi tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a satellite-based geodetic and geodynamic data analysis and management system
DENİZ BAŞAR
Doktora
Türkçe
2026
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ NURHAN ÇELİK
- Lityum iyon sonrası batarya sistemleri için katı elektrolitlerin geliştirilmesi
Development of solid electrolytes for post-lithium-ion battery systems
MUSTAFA ÇELİK
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA
- Kanat ucu mesafesinin ve gövde üzeri olukların eksenel pompa içerisindeki akışa etkisinin hesaplamalı akışkan dinamiği analizi ile incelenmesi
Research of tip clearance effects and casing grooves on fluid flow in an axial pump with computational flud dynamics analysis
MEHMET DENİZ PAÇACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Gümüş nanoparçacıklar içeren fonksiyonel çok duvarlı karbon nanotüp ile modifiye edilmiş elektrotlar ile diklofenak'ın voltametrik tayini
Voltammetric determination of diclofenac with electrodes modified with functional multiwalled carbon nanotubes containing silver nanoparticles
NİDA ÖZCAN
- E-itibar yönetimi: Doğrulama işaretlerinin itibara katkısı
E-reputation management: The contribution of verification badges on reputation
CAN ALPER BALİBEYOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İletişim BilimleriGalatasaray Üniversitesiİletişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİME YÜCEL BOURSE