Aktivasyonun ve modifikasyonun zeolit bazlı gübre formülasyonlara etkileri
Effects of activation and modification on zeolite-based fertilizer formulations
- Tez No: 993799
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Bilim ve Teknoloji, Chemistry, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Akıllı tarım, Doğal zeolit, Kilnoptilolit, Yüzey modifikasyonu, Smart agriculture, Natural zeolite, Surface modification
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, Manisa/Gördes bölgesinden temin edilen doğal zeolit mineralinin aktivasyon ve modifikasyon yöntemleriyle geliştirilerek bitki besin maddesi taşıyıcı kapasitesinin artırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda zeolite mekanik, asit ve termal aktivasyon işlemleri ayrı ayrı ve kombine şekilde uygulanmış; söz konusu işlemlerin zeolitin yüzey alanı, gözeneklilik yapısı, kristal faz özellikleri ve amonyum nitrat yükleme kapasitesi üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, aktivasyon ve modifikasyon parametrelerinin zeolitin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirgin biçimde etkilediğini ve uygun koşullar altında sorpsiyon kapasitesinin önemli ölçüde artırılabildiğini göstermiştir. Yapılan kombinasyon çalışmaları sonucunda, mekanik → asit → termal aktivasyon sıralamasının uygulandığı MATopt numunesi 56.19 m2/g yüzey alanı ile en yüksek değeri göstermiştir. Optimum numuneler amonyum nitrat ile yüklenmiş ve yükleme verimi BET, FT-IR, XRD, TG/DTA ve azot tayini analizleri ile doğrulanmıştır. Yükleme sonrası zeolitin yüzey alanı ve gözenek hacminde belirgin bir azalma gözlenmiş; bu durum amonyum nitratın zeolit gözeneklerine etkin şekilde tutulduğunu ortaya koymuştur. Amonyum nitrat yükleme kapasitesinin yüzey alanı ile doğru orantılı olduğu belirlenmiş ve en yüksek yükleme MATopt.AN numunesinde elde edilmiştir. Zeolit bazlı gübrenin davranışı toprak ve su ortamlarında gerçekleştirilen geri salınım deneyleriyle değerlendirilmiştir. Sonuçlar, MATopt.AN numunesinin doğal zeolite kıyasla daha uzun süreli ve kontrollü bir salınım profili sergilediğini göstermiştir. IC analizleri, amonyum ve nitrat iyonlarının zamanla düzenli olarak azaldığını ve salınım sonunda tamamen tükendiğini ortaya koymuştur. Geri salınım kinetiği analizleri, amonyum ve nitrat iyonlarının zamana bağlı salınımının pseudo-first-order kinetik modele yüksek doğrusal uyum (R2 > 0.99) gösterdiğini ortaya koymuştur. Aktivasyon ve modifikasyonla geliştirilen TGS.MATopt.AN numunesinin daha düşük hız sabitleri ve daha uzun yarılanma ömürleri sergilemesi, doğal zeolit bazlı numuneye kıyasla daha yavaş ve kontrollü bir besin maddesi salınımı sağladığını nicel olarak doğrulamıştır. Salınım sonrası yapılan XRD ve TG/DTA analizleri, zeolitin kristal yapısının korunduğunu ve amonyum nitratın tamamen uzaklaştığını doğrulamıştır. Bu çalışma sonucunda geliştirilen zeolit bazlı gübre taşıyıcı materyalinin, yüksek yükleme kapasitesi ve kontrollü salınım özelliği sayesinde tarımsal uygulamalarda geleneksel gübrelere çevre dostu ve sürdürülebilir bir alternatif oluşturabileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the aim was to enhance the plant nutrient carrier capacity of a natural zeolite mineral obtained from the Manisa/Gördes region through activation and modification methods. Within this scope, mechanical, acid, and thermal activation processes were applied to the zeolite individually and in combination, and the effects of these treatments on the surface area, pore structure, crystalline phase characteristics, and ammonium nitrate loading capacity of the zeolite were investigated in detail. The results demonstrated that activation and modification parameters significantly influence the physical and chemical properties of the zeolite and that its sorption capacity can be substantially improved under appropriate conditions. As a result of the combination studies, the MATopt sample, obtained by sequential mechanical → acid → thermal activation, exhibited the highest surface area of 56.19 m²/g. The optimum samples were loaded with ammonium nitrate, and the loading efficiency was confirmed by BET, FT-IR, XRD, TG/DTA, and nitrogen determination analyses. After loading, a marked decrease in the surface area and pore volume of the zeolite was observed, indicating effective retention of ammonium nitrate within the zeolite pores. The ammonium nitrate loading capacity was found to be directly proportional to the surface area, with the highest loading achieved for the MATopt.AN sample. The behavior of the zeolite-based fertilizer was evaluated through release experiments conducted in soil and water environments. The results showed that the MATopt.AN sample exhibited a longer-lasting and more controlled release profile compared to natural zeolite. Ion chromatography analyses revealed that ammonium and nitrate ion concentrations decreased regularly over time and were completely depleted at the end of the release process. Release kinetics analyses demonstrated that the time-dependent release of both ammonium and nitrate ions followed a pseudo-first-order kinetic model with a high linear correlation (R² > 0.99). The lower rate constants and longer half-lives observed for the activated and modified TGS.MATopt.AN sample quantitatively confirmed a slower and more controlled nutrient release compared to the natural zeolite-based sample. Post-release XRD and TG/DTA analyses confirmed that the crystalline structure of the zeolite was preserved and that ammonium nitrate was completely removed. Overall, the zeolite-based fertilizer carrier material developed in this study, owing to its high loading capacity and controlled release characteristics, has been shown to be a promising, environmentally friendly, and sustainable alternative to conventional fertilizers for agricultural applications.
Benzer Tezler
- H-ZSM-5 tipi katalizörlerin MTBE sentez aktivitelerinin artırılması
Maximization of the MTBE synthesis activity of H-ZSM-5 type catalysts
BERİL KOÇAK
Doktora
Türkçe
2002
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ERDEM ŞENATALAR
- Zeolitin modifiye edilmesi ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Modification of akdere zeolite and examination of its surface properties
MURAT ÇANLI
- Mineral katkı kullanımıyla çimentolardan Cr (VI) indirgenmesi
Reduction of Cr (VI) from cements with using mineral additives
AYCAN TANERİ AKAKÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriEge ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL KÖSEOĞLU
- Kimyasal modifikasyonlarla penisilin asilaz enziminin stabilizasyonu
Stabilization of penicillin G acylase enzyme by chemical modifications
DİLEK COŞKUNER ÖZTÜRK
- Deneysel kolit modelinde glikan modifikasyonun miR466 gen ailesi ve TLR/NF-ᴋB/IL sinyal yolakları üzerine etkisi
Effect of glycan modification on miR466 gene family and TLR/NF-ᴋB/IL signaling pathways in experimental colitis model
KÜBRA GİZEM ESENTÜRK YAYLA
Doktora
Türkçe
2025
Moleküler TıpGazi ÜniversitesiTıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE KONAÇ