Karbon nanotüp takviyeli PVDF/GO kompozit membranların metilen mavisi adsorpsiyonunda kullanımı
Removal of methylene blue by carbon nanotube reinforced PVDF/GO composite membranes
- Tez No: 994667
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZAFER EKİNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Grafen, Adsorption, Graphene
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu tez çalışmasının amacı, elektrospinning yöntemi ile üretilen grafen oksit (GO) ve karbon nanotüp (CNT) takviyeli poliviniliden florür (PVDF) esaslı kompozit nanolif membranların sulu çözeltilerden metilen mavisi (MB) giderimindeki adsorpsiyon performansını incelemektir. Bu kapsamda, kompozit membranın yapısal özellikleri ile adsorpsiyon mekanizması arasındaki ilişki ortaya konulması ve membranın çevresel uygulamalardaki potansiyelinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Yöntem: PVDF/GO/CNT kompozit nanolif membranlar elektrospinning yöntemiyle üretilmiştir. Elde edilen membranların morfolojik ve yapısal özellikleri SEM–EDS, FTIR ve BET analizleri ile karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon deneyleri, çözelti pH'ı, temas süresi, başlangıç MB konsantrasyonu, adsorban miktarı ve sıcaklık gibi parametreler dikkate alınarak kesikli sistemde gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon davranışı Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri ile; kinetik veriler yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve intrapartikül difüzyon modelleri ile değerlendirilmiştir. Ayrıca adsorpsiyon sürecinin termodinamik özellikleri Van't Hoff yaklaşımı kullanılarak incelenmiştir. Bulgular: Deneysel sonuçlara göre kompozit membranın nokta yük sıfırı (pHₚzc) değeri 6,65 olarak belirlenmiş ve MB adsorpsiyonunun nötr–hafif bazik pH aralığında maksimum olduğu gözlenmiştir. Kinetik analizler, adsorpsiyon sürecinin yalancı ikinci derece kinetik modeline yüksek uyum gösterdiğini (R² ≈ 0,999) ortaya koymuştur. İzoterm çalışmalarında Freundlich izotermi (R² ≈ 0,998) en iyi uyumu sağlamış olup, bu durum membranın heterojen yüzey yapısına ve çoklu adsorpsiyon bölgelerine sahip olduğunu göstermektedir. Termodinamik analizler sonucunda elde edilen negatif Gibbs serbest enerji (ΔG°) değerleri adsorpsiyonun kendiliğinden gerçekleştiğini, pozitif entalpi (ΔH°) ve entropi (ΔS°) değerleri ise sürecin endotermik karakterde olduğunu ve sıcaklık artışıyla daha elverişli hâle geldiğini göstermiştir. Sonuç: Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, PVDF/GO/CNT kompozit nanolif membranların metilen mavisi gideriminde yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip, etkin ve çevre dostu bir adsorban olduğunu ortaya koymaktadır. Adsorpsiyon sürecinin heterojen yüzey etkileşimleri ve kimyasal bağlanma mekanizmaları ile kontrol edildiği belirlenmiş olup, geliştirilen kompozit membranların atık su arıtımı gibi çevresel uygulamalar için umut vadeden bir malzeme olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: This thesis aims to investigate the adsorption performance of polyvinylidene fluoride (PVDF)-based composite nanofiber membranes reinforced with graphene oxide (GO) and carbon nanotubes (CNT), fabricated via the electrospinning technique, for the removal of methylene blue (MB) from aqueous solutions. Within this scope, the relationship between the composite membrane's structural properties and the adsorption mechanism was elucidated, and the potential applicability of the membrane for environmental remediation was evaluated. Method: PVDF/GO/CNT composite nanofiber membranes were fabricated using the electrospinning method. The morphological and structural characteristics of the synthesized membranes were characterized by SEM–EDS, FTIR, and BET analyses. Batch adsorption experiments were conducted by investigating the effects of solution pH, contact time, initial MB concentration, adsorbent dosage, and temperature. The adsorption behavior was analyzed using Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherm models, while kinetic data were evaluated using pseudo-first-order, pseudo-second-order, and intraparticle diffusion models. In addition, the thermodynamic properties of the adsorption process were examined using the Van't Hoff approach. Results: The experimental results indicated that the point of zero charge (pHpzc) of the composite membrane was 6.65, and the maximum MB adsorption occurred in the neutral to slightly alkaline pH range. Kinetic analysis revealed that the adsorption process followed the pseudo-second-order kinetic model with a high correlation coefficient (R2 ≈ 0.995). Among the isotherm models, the Freundlich isotherm (R2≈ 0.998) provided the best fit to the experimental data, indicating a heterogeneous surface structure with multiple adsorption sites. Thermodynamic analysis showed that negative Gibbs free energy (ΔG°) values confirmed the spontaneity of MB adsorption. In contrast, positive enthalpy (ΔH°) and entropy (ΔS°) values indicated an endothermic process that became more favorable with increasing temperature. Conclusion: The findings of this study demonstrate that PVDF/GO/CNT composite nanofiber membranes are efficient, environmentally friendly, and high-capacity adsorbents for methylene blue removal from aqueous media. The adsorption process was found to be governed by heterogeneous surface interactions and chemisorption mechanisms, indicating that the developed composite membranes hold significant promise for wastewater treatment and other environmental applications.
Benzer Tezler
- Karbon nanotüp takviyeli yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) nanokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin araştırılması
The investigation of the mechanical properties of carbon nanotubes reinforced high density polyethylene (HDPE) nanocomposite materials
MURAT MİRİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Teknik EğitimSelçuk ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN TARAKÇIOĞLU
- Karbon nanotüp takviyeli nikel-kobalt kaplamaların geliştirilmesi
Development of carbon nanotube reinforced nickel-cobalt coatings
RAMAZAN KARSLIOĞLU
Doktora
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HATEM AKBULUT
- Karbon nanotüp takviyeli polimer nanokompozit geliştirilmesi
Development of polymer nanocomposite reinforced multiwalled carbon nanotube
FİGEN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
- Karbon nanotüp takviyeli karbon elyaf/epoksi nanokompozit malzemelerin üretilmesi ve delme parametrelerinin incelenmesi
Production of CNT added carbon fiber reinforced epoxy nanocomposites and examination of drilling parameters
HALİL BURAK KAYBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Karbon nanotüp takviyeli magnezyum matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of carbon nanotube reinforced magnesium matrix composites
ARİFE EFE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN MİNDİVAN