LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Açma, Hanzade" ile LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeEsnek poliüretan köpük üretiminden kaynaklanan atıklardan elde edilen poliolün esnek poliüretan köpük üretiminde kullanılması(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-27) Aksu, Yaprak ; Açma, Hanzade ; 506211028 ; Kimya MühendisliğiPoliüretan köpükler dünyada en çok kullanılan polimerlerden biridir. Poliol ve izosiyanat olmak üzere iki ana hammaddeden oluşmaktadır. Diğer hammaddeler ise su, katalizörler ve yüzey aktif maddelerdir. Poliol yumuşak segment, izosiyanat ise sert segmenttir. Sert ve yumuşak segmentlerin oranları poliüretanın özelliklerini etkilemektedir. Poliüretan sentezinde polimerleşme ve şişme reaksiyonu temel reaksiyonlardır. Polimerleşmede poliol ve izosiyanat reaksiyonu sonucu üretan veya poliüretan oluşmaktadır. Şişme ise izosiyanatın suyla reaksiyonu sonucu oluşan gaz çıkışı ile köpüğün yükselmesini sağlamaktadır. Polioller petrol türevlidir ve yapısında hidroksil grupları bulunmaktadır. Endüstride yaygın olarak eter ve ester bazlı polioller kullanılmaktadır. İzoisyanatlar da petrol türevlidir ve yapısında NCO grupları bulunmaktadır. İzosiyanatların birçok çeşidi vardır. Toluen diizosiyanat, difenil metan diizosayanat, izoforon diizosiyanat yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer hammaddelerden su reaksiyonda gaz çıkışını sağlamaktadır. Yüzey aktif maddeler, poliüretan köpüklerin hücre duvarlarının dayanıklı hale getirmektedir. Katalizörler ise şişme polimerleşme reaksiyonlarında kullanılmaktadır. Kullanılan izosiyanat ve poliole göre farklı türde birçok poliüretan çeşidi vardır. Termoplastik poliüretan, esnek poliüretan, sert poliüretan, kaplama, elastomerler yaygın olarak kullanılan çeşitleridir. 2021 yılında küresel poliüretan pazarının büyüklüğü 79 milyar ABD dolarıdır. Yapılan araştırmalara göre ilerleyen yıllarda poliüretan pazarının artış göstereceği öngörülmektedir. Pazar araştırmalarına göre en çok kullanılan ise esnek poliüretan köpüktür. Esnek poliüretan köpükler, mobilya, yatak, otomotiv, tekstil, tıp, paketleme gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Esnek poliüretan köpük pazarının artması sebebiyle birçok atık oluşmaktadır. Bu atıklar üretim, kesim ve ömrünü tamamlamış esnek poliüretan köpüklerdir. Esnek poliüretan köpük genellikle büyük bloklar halinde üretilmektedir. Bu nedenle üretim kaynaklı atıklar oluşmaktadır. Üretim sırasında blokların fiziksel ve mekanik özelliklerini korumak için blokların ön ve arka kısımları kesilerek atılmaktadır. Aynı zamanda blokların üst ve alt kısımlarında reaksiyon kaynaklı bazı yığılmalar oluşmakta ve bu kısımlar kesilerek atılmaktadır. Kullanım alanına göre bloklar kesilmektedir, kesimi sırasında da atıklar oluşmaktadır. Esnek poliüretan köpüklerin kullanım ömürleri sektöre göre değişmektedir. Mobilya, yatak sektöründe genellikle 15-20 yıldır. Kullanım ömrünü tamamlamış esnek poliüretan köpükler de atılmaktadır. Esnek poliüretan köpük atıkları çevreye zarar vermektedir. Esnek poliüretan köpük atıkları doğada 1000 yılda çözünmektedir. Toprağın ve suyun kirlenmesine sebep olmaktadır. Bunun sonucunda da ekolojik denge bozulmaktadır. Ekolojik bozunmanın en büyük etkisi ise küresel ısınmadır. Esnek poliüretan köpük atıklarının çevreye zararlarını önlemek amacıyla geri dönüşüm yöntemleri uygulanmaktadır. Geçmişte esnek poliüretan köpük atıklarına yakma, gömülme ve depolama gibi yöntemler uygulanmıştır. Bu yöntemler çevreye verilen zararı telafi etmemekte ve zarar miktarını arttırmaktadır. Günümüzde kimyasal, mekanik ve termokimyasal geri dönüşüm yöntemleri mevcuttur. Mekanik geri dönüşüm yöntemlerinde esnek poliüretan köpük atıkları fiziksel olarak değiştirilmektedir. Esnek poliüretan köpük atıkları parçalanır ve belirli boyutlara getirilmektedir. Ekonomik ve kolay bir yöntemdir. Ancak elde edilen ürün açısından sınırlıdır. Termokimyasal geri dönüşüm yöntemleri ise endüstriyel olarak kullanılmamaktadır. Kimyasal geri dönüşüm yöntemlerinde esnek poliüretan köpük atıkları uygun reaksiyon koşulları ile ana hammaddelere dönüştürülmektedir. Kimyasal geri dönüşüm yöntemi, hammaddeye dönüşümü sağladığı için endüstriyel olarak ilgi çekici olmaktadır. Kimyasal geri dönüşümde ise hidroliz, glikoliz, asidoliz, aminoliz gibi birçok yöntem bulunmaktadır. Bu çalışmada kimyasal geri dönüşüm yöntemi kullanılmıştır. Kimyasal yöntemin seçilmesinin sebebi esnek poliüretan köpük üretiminde ana hammaddelerden biri olan poliolün geri kazanmaktır. Bu sayede hem esnek poliüretan atıkları değerlendirilmiş hem de hammadde kullanımı azaltılmıştır. Kimyasal yöntemlerden asidoliz seçilmiştir.
-
ÖgeFarklı katı yakıt türlerinin üst ısıl değerlerinin çoklu lineer regresyon, karar ağacı, random forest ve yapay sinir ağları yöntemleriyle belirlenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-12-23) Büyükkanber, Kaan ; Açma, Hanzade ; 506181022 ; Kimya Mühendisliğiİnsanlar, hayatlarının her alanında enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu ihtiyaçların çoğunu fosil yakıtları (doğal gaz, kömür, petrol) kullanarak karşılamaktadırlar. Geçmişten günümüze; nüfus artışı, teknolojik gelişmeler ve hızlı sanayileşme fosil yakıt tüketimini arttırmıştır. Kömür; dünya üzerindeki dağılımı, kullanım ve depolama kolaylığı bakımından emniyetli ve güvenli oluşu, fiyat istikrarı ve şu anki üretim seviyeleri karşılaştırıldığında diğer fosil yakıtlara göre rezerv ömrünün fazla oluşu nedeniyle geçmişte olduğu gibi bugün de önemli bir enerji kaynağı özelliğini taşımaktadır. Kömür rezervlerinin en çok bulunduğu ülkelerin başında Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Hindistan gelmektedir. Üç ülkenin toplam rezervi dünyadaki bütün rezervlerin yaklaşık %70'ini kapsamaktadır. Türkiye, dünyada bulunan kömür rezervleri arasında küçük bir paya sahip olsa da ülkede bulunan fosil kaynaklar içerisinde en yüksek paya sahiptir. Türkiye'de pek çok endüstri alanında, hammadde veya enerji kaynağı olarak kömür kullanımı yaygınlaşmıştır. Başlıca kullanım alanları, elektrik, ısı, çimento, tuğla, gübre ve şeker üretimi vb. olarak sıralanabilir. Kömürün kalitesinin ölçütleri içerisinde ısıl değer başta gelmektedir. Isıl değeri yüksek olan bir kömürün yakılmasıyla ortaya çıkacak enerji de fazla olur. Rezerv olarak aynı bölgede bulunan kömürlerin özellikleri de farklılık gösterebilir. Özellikle, elektrik üretiminin gerçekleştiği büyük miktarda kömür yakılan termik santrallerde aynı ısıl değere sahip kömürlerin yakılması verim ve sürdürülebilirlik açısından önemlidir. Sürekli çalışan sistemlerde kömürün aynı ısıl değerde sisteme beslenebilmesi için kömürün ısıl değeri en kısa sürede belirlenmelidir. Kömürün içerdiği nem ve inorganik maddelerin oksitlenmesi neticesinde oluşan kül ve kükürt istenmeyen kısımlarıdır. Yüksek nemli kömürlerde farklı kurutma yöntemleri uygulanmaktadır. Kömürün külünü azaltmak için lavvarda yıkamak gibi farklı yöntemler mevcuttur. Kısa analiz (uçucu madde, nem, kül ve sabit karbon), ASTM D7582-15 standardı uygulanarak gerçekleştirilir. Kömürdeki elementel hidrojen, oksijen, karbon, kükürt ve azot miktarları ASTM D5373-16 ve D4239-18 standardtlarına göre belirlenir. Sürekli çalışan yakma sistemlerinde bu analiz yöntemlerinin uygulanabilmesi için homojen numune alınması, tane boyutunun 250 mikrometrenin altına indirilmesi gereklidir ve bu analizler belirli bir süre almaktadır. Sürekli çalışan yakma sistemlerinde bu analizler için geçen süre çok önemlidir. Kömürün daha önce yapılmış kısa analiz ve elemental analizlerine dayanarak ısıl değeri bu süreye ihtiyaç kalmaksızın tahmin edilebilir. Ayrıca yakma sistemlerinin tasarımında, esnek yakıt seçiminde farklı kalitedeki katı yakıtların ısıl değerlerine ihtiyaç vardır. Bu çalışma kapsamında turba, linyit, taşkömürü, antrasit kömür numuneleri ile birlikte asfaltit, petrokok ve biyokütleden elde edilen yarıkok numuneleri kullanılmıştır. Sürekli çalışan sistemlerde yakıtların ısıl değerlerini kısa sürede belirlemek için alternatif hesaplama yöntemleri (doğrusal ve doğrusal olmayan) kullanılmaktadır. Bu yöntemler içerisinde, makine öğrenimi metodolojileri olarak da bilinen yapay zeka tabanlı yöntemlerin kullanılması, hızlı ve yüksek hassasiyetli tahminler yapılmasını sağlayacaktır. Bu çalışmada, çoklu lineer regresyon, karar ağacı, random forest ve yapay sinir ağları yöntemleri kullanılmıştır. Breiman tarafından önerilen random forest, torbalama tabanlı bir topluluk öğrenme yöntemidir ve algoritması, ilerici ve uyarlanabilir bir şekilde bilinen girdi-çıktı ilişkilerinin kalıpları ile eğitime dayalıdır. Bu yaklaşım, birkaç karar ağacını birleştirir ve eğitim setindeki küçük bozulmalara karşı hassasiyeti önler. Ayrıca değişkenler arasındaki doğrusal olmayan ilişkileri ortaya çıkarmada kolaylık sağlar. Diğer makine öğrenimi algoritmalarından farklı olarak, yüksek boyutlu, dengesiz ve gürültülü verilere karşı yüksek tahmin doğruluğu sağlar ve fazla uyumlu model oluşturulmasının önüne geçer. Ancak, yapay sinir ağları (ANN) eğitim aşamasında aşırı uyum sağlamaya eğilimlidir. ANN'ların ve yapay zeka tabanlı regresyon tekniklerinin aksine, RF aşırı uyum (overfitting) sorununa yol açmaz. RF algoritması girdi rastgeleliği sunar ve çoklu karar ağaçlarının bir kombinasyonudur, bu da RF'yi diğer modelleme algoritmalarına kıyasla fazla uyumluluğa daha az eğilimli hale getirir. Bununla birlikte, karar ağaçlarında büyük bir ağaç yapısının aşırı uyumla sonuçlanabileceği ve bu nedenle fazla dalların çıkarılması gerektiği de bildirilmektedir. RF algoritması, çok boyutlu problemleri çözmek için güçlü bir yöntemdir. Bununla birlikte, RF çalışmalarının çoğu, genellikle dar aralıklarda değişen çok sayıda veri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, Türkiye, Ukrayna, Rusya, Kolombiya, Güney Afrika, Finlandiya ve ABD'den sınırlı sayıda (turbadan antrasite kadar sıralanmış 85 kömür örneği ve birer adet petrokok, asfaltit ve biyokütle yarıkoku) numunenin kalorifik değer, kısa ve elementel analizleri gerçekleştirilmiştir. Tahmini doğrulamak için, verilerin %70'i modeli eğitirken ve %30'u test ederken kullanılmıştır. RF ile yapılan çalışmalar neticesinde, altı parametreli (sabit karbon, uçucu madde, kül, C, H, ve S içerikleri) ve tek parametreli (C içeriği) modeller, sırasıyla 0,968 ve 0,961 R2 değerleriyle karşılaştırılabilir tahmin performansları vermiştir. RF yönteminin tahmin performansını kontrol etmek için yapay sinir ağı, karar ağacı ve çoklu doğrusal regresyon yöntemleri de test edilmiş ve uyumlu sonuçlar bulunmuştur. Tek değişkenli bir karbon modelini bile kullanan RF yönteminin, örnek özelliklerinin geniş aralıklarda değişmesine ve veri sayısının sınırlı olmasına rağmen tatmin edici bir tahmin sağlayabileceği sonucuna varılmıştır.
-
ÖgeOrganik kimyasallar ve ham petrol içeren kirlenmiş deniz suyunun tarımsal biyokütleden hidrofobik ve süper oleofilik karbon fiber aerojel üretilerek temizlenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-04) Aytekin, Merve ; Açma, Hanzade ; 506181023 ; Kimya MühendisliğiEnerji ihtiyacı, dünya nüfusunun ve teknolojinin her geçen gün artması neticesinde sürekli artmaktadır. Artan enerji ihtiyacının karşılanmasında en çok petrol kullanılmaktadır. Petrol üretiminin artması birçok sorunu beraberinde getirmektedir. Bu sorunun başında petrolün deniz yolu ile tankerle taşınması esnasında deniz trafiğinin artması, tanker kazaları ve petrolün çıkartıldığı platformlarda meydana gelen kazalar gelmektedir. Kazalar neticeside deniz yüzeyinde biriken petrol ve tankerlerin balast suyunun ve yakıt tanklarını temizlemesi sonucu denize karışan makine yağı içerikli suların denize deşarjı ile deniz suyu kirliliği giderek artmaktadır. Petrol taşımacılığında kullanılan tanker hacimlerinin büyüklüğü ihtiyacı gidermek için giderek artmaktadır. Bu da kazalar soucu yaşanacak felaketlerin boyutunu giderekarttırmaktadır. 2010 ve 2020 yılları arasında Dünya genelinde ham petrol taşımacılığında 7 ton ve üzeri 63 kaza meydana gelmiştir. Bu da 164.000 ton petrolün denize saçılması anlamına gelmektedir. Bu kazalardan kaynaklanan su kirliliği, ciddi çevresel ve ekolojik sorunlara yol açmış ve ekolojik çevre, insan sağlığı ve ulusal kalkınma için ciddi bir tehdit haline gelmiştir. Ayrıca, petrol endüstrisi, imalat endüstrisi, ilaç endüstrisi, gıda endüstrisi vb. olmak üzere çeşitli endüstriyel üretim proseslerinde yağlı atık su üretilerek ciddi su kirliliğine neden olmaktadır. Tüm bu petrol sızıntılarının neden olduğu su kirliliği acil bir sorun haline getirmiştir ve etkin çözümler gerekmektedir. Petrol sızıntılarından kaynaklanan ekolojik sorunları gidermek için uygun maliyetli temizleme yöntemlerine günümüzde büyük ihtiyaç duyulmaktadır. Çevrenin korumasına duyulan ihtiyacın artması nedeniyle, yağ ve su ayrımı için bekleterek ayırma, köpük yüzdürme, filtrasyon, absorpsiyon, flokülasyon ve ultrasonik teknikler gibi çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Günümüzde uygulananmevcut teknikler arasında, absorban yoluyla fiziksel absorpsiyon ile suyun temizlenmesi etkili bir yol olarak tercih edilmektedir. Fiziksel absorpsiyon düşük maliyeti ve yüksek verimliliği nedeniyle petrol sızıntısını yüzeyden absorplayarak suyu temizleme potansiyeline sahiptir. Ayrıca çeşitli yağları ve organik kirleticileri sudan ayıran gözenekli yağ emici malzemelere karşı artan bir talep bulunmaktadır. Bu nedenle, verimli, uygun maliyetli, çevre dostu ve yaygın olarak uygulanabilir yağ emici absorbanların geliştirilmesi gerekmektedir.Son zamanlarda, üç boyutlu yapı, düşük yoğunluk, yüksek gözeneklilik, hidrofobiklik ve geniş spesifik yüzey alanı nedeniyle karbon fiber aerojeller büyük önem kazanmıştır. Bu nedenle, bu denli etkili bir absorbanları daha kolay, ekonomik ve çevre dostu bir şekilde üretmek üzere yeni çalışmalar yapılmaktadır. Son on yılda, biyokütleden elde edilen karbon bazlı aerojeller ucuz, sürdürülebilir ve çevreye zararsız olduğu için önemli bir ham petrol absorbanı olarak kabul edilmiştir. Biyokütlenin en önemli bileşenlerinden biri olan selüloz, dünyanın en çok bulunan doğal polimerdir. Milyarlarca yıllık doğal evrimin ardından selüloz eşsiz bir polimeridir. Bu nedenle selülozdan yapılan aerojeller sırasıyla toksik olmama, düşük maliyet, biyobozunabilirlik, iyi biyouyumluluk, iyi ıslanabilirlik ve kimyasal stabilite gibi özelliklere sahiptir. Saf selüloz lifli aerojellerin yüzeyi hidrofilik gruplara sahiptir, dolayısıyla doğrudan yağ ve su ayrımı için kullanılamaz.Bununla birlikte, yüksek sıcaklıkta karbonizasyon yoluyla hidrofilik gruplarının uzaklaştırılmasıyla hazırlanan karbon fiber aerojeller, iyi bir yağ-su ayrımı seçiciliğine sahiptir. Karbon fiber aerojeller yeni, üç boyutlu ve gözenekli karbon malzeme türü olarak, düşük yoğunluklu, yüksek yüzey alanlı, yüksek gözeneklilikli, yüksek elektriksel iletkenlik ve nano ölçekli yapı gibi çekici karakterlere sahiptir.Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynağı olan farklı biyokütle örneği (kestane kabuğu, yalancı akasya ve melez kavak) kullanılmıştır. Kestane kabuğu, yalancı akasya ve melez kavak ise hızlı büyüyen enerji ormancılığı için uygun biyokütle numuneleri olduğu için bu çalışmada seçilmiştir. Seçilen biyokütlelerden hidrofobik karbon fiber aerojeli üretmek amacıyla sırasıyla alkalinizasyon, ağartma, dondurarak kurutma ve karbonizasyon işlemleri uygulanmıştır. Elde edilen karbon fiber aerojeli düşük maliyetli, ultra hafif ve yüksek oranda geri dönüştürülebilir bir aerojel türüdür. Ayrıca karbon fiber aerojel üretiminde hammadde olarak biyokütle kullanılması da üretim maliyetinden önemli ölçüde tasarruf sağlamaktadır. Sadece melez kavak biyokütlesinin tanecik boyutunun etkisinin incelenmesi amacıyla 2-1µm, 1-500 µm, 500-250 µm, 250µm ve 100 µm altı olmak üzere beş farklı tanecik boyutuna öğütülmüştür. Yalancı akasya ve kestane kabuğu 250 µm altı tanecik boyutuna öğütülmüştür.Saf selüloz fiberin elde edilmesi için üç farklı işlem uygulanmıştır. Birincisi NaOH ile alkali muamelesidir. Bu çalışmada NaOH miktarının hidrofobiklik üzerine etkisinin incelenmesi amacıyla üç farklı miktar denenmiştir. Ağırlıkça %3, %5 ve %10'luk NaOH 250 µm altına öğütülmüş kestane kabuğuna ekstraksiyon sırasında uygulamıştır. Yalancı akasya ve melez kavak biyokütlelerine sadece ağırlıkça %5'lik NaOH uygulanmıştır. İkinci işlem selüloz fiberler ağartılmış ve son olarak inorganik tuzların giderilmesi için seyreltik HCl ile karıştırılmıştır.Daha az maliyetli ve daha güvenli olduğundan aerojel oluşturmak için dondurarak kurutma yöntemi tercih edilmiştir. Elde edilen saf selüloz-su çözeltisi homojenleştirildikten sonra sıvı azot ile dondurulmuş düşük basınç ve sıcaklık altında doğrudan katı fazdan gaz fazına süblime edilmek amacıyla freeze-dryer cihazına konulmuştur. Dondurarak kurutma sırasında malzemelerin mikro yapısı büyük ölçüde korunmuş ve sonuçta elde edilen aerojelin geniş bir yüzey alanı oluşmuştur. Karbonizasyon işlemi sırasında selüloz aerojellerden karbon olmayan atomların gaz halinde daha fazla uzaklaştırılmasına izin veren yavaş bir ısıtma hızı (5 °C min-1) kullanılmıştır. Dört kademeli ısıtma yapılmış her kademede (280 °C-700 °C-800 °C 900 °C) 2 saat bekleme süresi verilmiştir. Karbonizasyon işlemi sonucunda süperoleofilik ve hidrofobik karbon fiber aerojeller elde edilmiştir. Karbon fiber aerojellerin absorpsiyon kapasitesi ham petrol, ayçiçeği yağı ve dizel için kendi ağırlığının 25-94 katı arasında değişmektedir. Bu nedenle, karbon fiber aerojellerin yağ sızıntısı sorunlarıyla mücadele ederek gelecekteki petrol kazaları ve su arıtmaları için umut verici bir absorban olarak hizmet etmesi beklenmektedir. Yapılan deney ve analizlerin sonucunda, melez kavaktan üretilen beş farklı tanecik boyutlu karbon fiber aerojel, üç farklı NaOH oranıyla ekstrakte edilmiş kestane kabuğundan karbon fiber aerojeli veyalancı akasyadan üretilmiş karbon fiber aerojeli numunelerinin tümü hidrofobik ve temas açısı ölçüleri 112° ile 141° arasında değişmiştir. Yüzey temizleme testlerinde yüzeyden ham petrol, ayçiçeği yağı ve dizeli başarılı bir şekilde temizlemiştir. Ekstraksiyon sorası selüloz aerojellere ve karbon fiber aerojellere uygulanan XRD analizine göre selüloz aerojeller karakteristik selüloz Iβ kristalini gösterirken karbon fiber aerojellerin sonucunda bu kristal yapının bozulduğu karbonizasyon işleminin başarıyla gerçekleştiği gözlenmiştir. Yapılan FTIR analizi sonuçlarında karbonizasyon işlemi sonrası su tutucu grupların yapıdan uzaklaştığı ve sonuç olarak karbon fiber aerojelin hidrofobik olduğu görülmüştür.Tüm yapılan çalışmaların sonucunda elde edilen başarılı sonuçlardan dolayı, yenilenebilir ve doğada bol bulunan atık kaynakların değerlendirilmesi elde edilen karbon fiber aerojelinin gelecekte tanker kazalarında yayılan petrolü emerek suyun temizlenmesi ve arıtımı için umut verici bir aday olarak hizmet edebileceğini öngörülmüştür.
-
ÖgeSu bazlı inşaat boyalarının performansına farklı dolgu maddelerinin etkilerinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-05-23) Taşdelen Genç, Seher ; Açma, Hanzade ; 506151045 ; Kimya MühendisliğiBoya ve kaplamalar koruyuculuk veya dekoratif amaçlı kullanılan ve uygulandığı yüzeyde ince bir film tabakası bırakan kimyasal maddelerdir. Çözücü tipine göre solvent bazlı ve su bazlı olarak sınıflandırılmaktadır. Ayrıca kullanım alanlarına göre endüstriyel boyalar, inşaat boyaları, ahşap boyaları, mürekkep vs gibi sektörel dağılımları mevcuttur. Üretiminde bağlayıcı, katkı maddeleri, pigment ve dolgular ile çözücüler bulunmaktadır. Bağlayıcılar boyaya genel olarak istenilen çoğu özelliği veren ve boyanın ana hammaddesi olan kimyasallardır. Solvent bazlı sistemlerde hava kurumalı alkid, tek bileşenli akrilik, 2K akrilik, doymuş poliester, doymamış poliester, 2K epoksi vs olmak üzere farklı kimyasal yapıdaki reçineler kullanılır. Su bazlı sistemlerde ise stiren akrilik, vinil akrilik ve saf akrilik gibi reçineler kullanılır. Katkı maddeleri ise boyaya az miktarda katılan ama etkisi büyük olan kimyasal maddelerdir. Genel olarak ıslatıcı ve dispersiyon ajanları, köpük kesiciler, kalınlaştırıcılar (reoloji ajanları), matlaştırıcılar gibi katkı maddelerini içerirler. Pigmentler ise inorganik, organik ve karbon karası olmak üzere üç gruba ayrılabilir. İnorganik pigmentler TiO2, demir oksit sarı, demir oksit kırmızı vs, organik pigmentler magenta, kırmızı, mavi (PBl 15:3 vs) gibi pigmentleri içerir. Dolgular kalsit, talk, barit, kaolen, mika, dolomit, silika vs gibi mineralleri içerir. Doğal mineral dolgular hem ucuzdur hem de çevreye zararlı değildir. Çözücüler ise su veya ksilen, toulen, nafta, bütil asetat gibi solvent gruplarını içermektedir. Günümüzde boya sanayisi Küresel Regülasyonlar gereği solvent bazlı sistemlerden su bazlı sistemlere geçiş yapmaktadır. Bu noktada boya endüstrisinin su bazlı boya sistemiyle ilgili çalışmaları devam etmektedir ve bu boyaların nasıl kullanılacağı ve uygulanacağı konusundaki bilgi birikimi hala öğrenme aşamasındadır. Ayrıca çevre dostu ürünlerle çalışmalara başlanmış olup, üretilen ham maddelerin de çevre dostu olan ham maddeler olmasına dikkat edilmektedir. Boya sektöründe TiO2 pigmenti gibi üretiminde zararlı maddelerin oluştuğu ham maddelerin miktarı azaltılmak veya tamamen ortadan kaldırılması istenmektedir. Yine de beyazlık ve örtücülüğün TiO2 pigmenti kadar iyi olan bir başka pigment veya dolgu arayışları hala devam etmektedir. Bu çalışmada su bazlı orta PVC içeren inşaat boyası sisteminde çalışılmıştır. Boya hazırlanırken su, pH ayarayıcı ve HEC karıştırılıp daha sonra köpük kesici, dispersiyon ajanı ve diğer katkılar ilave edilmiştir. Ezim aşamasında TiO2, kalsit (5µm), talk kullanılmıştır. Alt ilavede kaynaştırıcı ajan ile bağlayıcı kullanılıp boyalar hazırlanmıştır. İncelenecek dolguların performanslarının değerlendirilmesi için TiO2 miktarı %3, %5 ve %10 oranlarında azaltılmış ve azaltılan oranlar kadar kaolen, PCC, mika, PPWax ilave edilmiştir. Hazırlanan boyaların ezim değerleri grindometre ile kontrol edilmiş ve ilk çıkış viskoziteleri reometre ile farklı kesme kuvvetlerinde ölçülüp boyaların akışkanlık profillerinin "Psödoplastik yapıda" olduğu görülmüştür. Daha sonra bu boyaların örtücülük performansına bakılmıştır. Boyaların ayrıca beyazlık ve sarılık değerleri ölçülmüş dolguların etkisi karşılaştırılmıştır. Boyalar PR122 standart bir pigment pasta ile tint edilip kartlara uygulanımış, kuruma tamamlandıktan sonra spektrofotmetreyle L* a* b* değerleri okutulup renk şiddetleri belirlenmiştir. Bu kartlara surfaktan sızıntısı 1 mL su damlatılıp 10 dk ve 30 dk bekletilmiş daha sonra su akıtılıp kuruması beklenmiş renk farkı (∆E) spektrofotometreyle ölçülmüştür. Boyalar yaş ovalama direnci testi için kartlara uygulanmış ve silinebilirliği simüle eden cihazda test edilmiştir. Bu test ile film kaybı ve parlaklık farkı ölçülmüştür. Su direnci için boyalara su damlatılmış üzeri cam kaplarla kapatılmış ve gece boyu bekletilmiştir, yüzey kusurları incelenmiş ve puanlanmıştır. Aynı zamanda temas açılarıyla boyaların hidrofobik/hidrofilik karakterleri tespit edilmiş, sertlik değerlerine de Pendulum cihazıyla bakılmıştır. Hazırlanan boyalar depolama stabilitesi için 50°C sıcaklıkta 2 hafta boyunca etüvde bekletilmiştir, daha sonra ayrışma, çökme ve viskozite değişimleri kontrol edilmiştir. Oranı azaltılan TiO2 yerine ilave edilen dolguların oranı arttıkça viskozite değerlerinin beklendiği gibi kısmen arttığı gözlemlenmiştir. Depolama stabilitesi sonrasında çökme ve ayrışma gözlemlenmemiştir. %10 PPWax içeren boyada jelleşme başladığından bu oranın yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Renk şiddetinde ise %3 PCC, %5 mika ve %3 ile %5 PPWax içeren boyalar referansa paralel sonu vermiştir. Beyazlık ve sarılık değerleri incelendiğinde referansa en yakın sonuçlar PCC ve PPWax ile elde edilmiş olup sarılık değeri en düşük olan PPWax içeren boya olduğu gözlemlenmiştir. Örtücülük testinde ise her dolguda spesifik oranda başarılı bir değer yakalanmıştır. Parlaklık değerlerinde büyük bir farklılık yoktur. Yaş ovalama direncinde ise PCC içeren boyaların bir etkisi yokken kaolen, mika ve PPWax içeren boyalar performansı iyileştirmiştir. Oluşan parlaklık farkı minimum olanlar ise %10 kaolen ve %10 mika ile %3 PPWax içeren boyalardır. Dolguların temas açılarını arttırdığı görülmüştür ve sertlik değerleri PPWax içeren boyalar hariç bir miktar artmıştır. Su direnci performansında ise mika ve %10 PPWax içeren boyalar hariç diğerlerinde iyileşme görülmüştür. Sonuçlar incelendiğinde kullanılan dolguların gerek parçacık boyutu, gerek yağ absorpsiyonu,kırılma indisi veya morfolojisi sebebiyle farklılıklar olduğu ve kısmen TiO2 yerine kullanıldığında boya performansına belli konularda olumlu özellikler katarken örtücülük üzerine olumsuz bir etkisi olmadığı görülmüştür. Genel olarak en iyi performans %3 PPWax ilaveli boyada elde edilmştir. Daha sonra %3 mika içeren boya, %5 PCC içeren boya ve %3 kaolen içeren boyalarda iyi performans elde edilmiştir. %5 PCC içeren boyanın genel performansı %3 PPWax içeren boyadan bir miktar düşük olsa da TiO2 oranı daha çok azalacağı için tercih edilebilir veya bu dolgular kombinasyonlar şeklinde de kullanılabilirler.
-
ÖgeTorefiye edilmiş orman, deniz ve tarımsal biyokütle numuneleri kullanılarak atık sudan kurşun, krom ve kadmiyum giderimi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-04) Birgili, Buğra ; Açma, Hanzade ; 506201007 ; Kimya MühendisliğiAğır metallerin belirli konsantrasyonlar üzerinde toksik ya da eko-toksik özellik göstermeleri, yaşamsal olarak rol üstlenenler de dahil olmak üzere, nedeniyle ağır metaller ile ilişkilendirilmiş pek çok sağlık ve çevre sorunu ortaya çıkmıştır. Atık sular veya uçuşan inorganik partiküller ile ya da asit yağmurlarının toprak bileşiminden bu metalleri çözmesi ile ağır metaller denizlere ve yer altı sularına karışmaktadır. Sanayileşme ile birlikte gübreler, çimento sektörü, cam üretimi, çöp ve atık çamurlarının yakılması, termik santral ve otomobillerde fosil yakıtların yakılması gibi pek çok yaşamsal faaliyet ile ağır metaller yüksek konsantrasyonlarda doğaya salınmaktadır. Araştırmacılar, bu gibi faaliyetlerden gelen atık sulardaki ağır metalleri giderecek ucuz, etkili, kolaylıkla bulunan ve sürdürülebilir bir çözüm arayışı içerisindedir. Ülkemizin biyokütle kaynaklarının bu alanda kullanılma potansiyeli mevcuttur; ancak, bu biyokütle kaynaklarımızın torefiye işlemi gibi termal süreçlerden geçirilerek özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Torefiye işlemi, biyokütleyi 300 C'ye kadar inert atmosfer altında ısıtarak hemiselüloz yapılarını daha stabil hale getirir ve uçucu maddeleri azaltıp sabit karbon oranını arttırarak daha kaliteli ve hidrofobik özellik gösteren katı yakıt elde edilmesini sağlayan bir termal ön işlemdir. Ayrıca, nemin giderilmesi ve fiber yapının bozulması ile biyokütlede biyobozunma engellenir ve öğütülme daha kolay hale gelir. Bu çalışmada ülkemizden tarımsal biyokütle olarak çay üretim atığı, mısır atığı, üzüm çekirdeği; orman biyokütlesi olarak çam kozalağı ve orman gülü; deniz biyokütlesi olarak ise yosun numunelerinin kurşun, krom ve kadmiyum ağır metallerini atık sulardan arıtma amacıyla kullanılma potansiyeli araştırılmıştır. Bu kapsamda hem biyokütle numune hazırlama sırasında hem de ağır metal tutumu sırasında kontrol edilmesi gereken parametrelerden bir kısmı incelenmiştir. Biyokütle numunesinin hazırlanması sırasında torefiye işleminin etkisi, torefiye son sıcaklığı ve torefiye son sıcaklığında bekleme süresi; ağır metal ile adsorban malzemeyi yükleme sırasında ise sıcaklık, karıştırma hızı, ve çözelti ortamı pH değeri parametrelerinin Pb, Cr, Cd tutma kapasiteleri incelenmiş ve gruplar arasındaki farklar istatistiksel analiz ile belirlenmiştir. Ayrıca, biyokütlelerin tekrarlı kullanımı ve tutulan iyonları geri kazanım performansı da incelenmiştir. Karakterizasyon çalışmalarında XRD, SEMEDS, FTIR, Zeta potansiyeli, uçucu madde ve kül tayinleri yapılmıştır. İstatistiksel analiz sonuçlarına göre torefiye sıcaklığında 30 dakika bekleme süresi vermek, ağır metal tutma kapasitesine olumlu katkı sağlamaktayken, yüksek torefiye sıcaklıklarının anlamlı bir katkısının olmadığı bulunmuştur. Karıştırma hızının anlamlı bir katkısı görülmemiştir.Yükleme ortamı pH değerlerinden ise istatistiksel olarak önemli derecede farklı olanları, zeta potansiyelleri de göz önünde bulundurularak pH 3-5 aralığında çalışmanın optimum sonuç vereceği şeklinde yorumlanmıştır. Yükleme sıcaklığı olarak 50 ℃'de çalışmanın bu çalışma içerisinde istatistiksel olarak anlamı bir katkısının bulunmadığı ancak literatürdeki mevcut bulgularla uyumlu sonuç verdiği görülmüştür. XRD Analizi ile ağır metallerin adsorblandığı ve FTIR verilerine göre ise moleküler yapıda önemli bir değişiklik olmadığı ispatlanmıştır. Torefiye çay atığı biyokütlesinin performansını yitirmeden üç kere kullanılabilir olduğu ve tutulan ağır metallerin istenirse geri kazanılabildiği de gösterilmiştir.