LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19355

Gözat

İlaç taşıyıcı sistem olarak kullanılacak PEG kaplı karbon nanotüplerin sentezi ve ilaç taşıma performanslarının belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-02-10) Arslan, Muhammed Berkcan ; Güner, Fatma Seniha ; 506181009 ; Kimya Mühendisliği ; Chemical Engineering

Günümüzde kanser en önemli hastalıklardan biridir. Ölümlerin çoğu kanser hastalığı sebebiyle olmaktadır. Tedavi amacıyla kullanılan yöntemler genel olarak cerrahi, radyoterapi ve kemoterapidir. Kemoterapi yöntemleri ilacın kan dolaşımına geçtikten sonraki etkisini göstermektedir. Ayrıca hormon tedavileri, biyolojik tedavi yöntemleri ve hedefe yönelik tedaviler uygulanmaktadır. Yeni nanoteknolojik gelişmelerle birlikte ilaç taşıma sistemleri, ilacın sorunlu bölgeye nüfuzunu artırarak doğrudan ulaştırılmasını sağlayabilmektedir. Bu çalışmamızda kanser tedavisinde kullanılabilecek ilaç taşıyıcı sistem olarak yeni bir nanomalzeme geliştirilmiştir. Bu malzemenin temelini tek duvarlı karbon nanotüp (KNT) oluşturmaktadır. Karbon nanotüplerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin diğer malzemelere göre daha üstün ve avantajlı olması bu malzemenin seçilmesinde önemli bir rol oynamıştır. Çözünürlüklerinin az olması KNT'ler için bir dezavantajdır. Bu problemi gidermek, KNT'lerin yabancı madde olarak algılanmasını önlemek ve kanda kalış zamanını arttırmak amacıyla, literatürde belirtildiği gibi polietilen glikol (PEG) kaplama malzemesi olarak seçilmiştir. PEG zincirlerini KNT duvarına tutturmak için yapısında aromatik gruplar içeren Fmoc aminoasiti ile PEG reaksiyona sokularak kompleks bir yapı hazırlanmıştır. Çalışmada iki farklı molekül ağırlığında PEG (PEG5000 ve PEG12000), Fmoc-Trp-OH ile reaksiyona sokulmuştur. Hazırlanan Fmoc-PEG kaplı KNT'lerin karakterizasyonu için, floresans spektroskopisi, nükleer manyetik rezonans (NMR), Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi ve bağlanma verimini saptamak amacıyla da termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleri kullanılmıştır. Çalışmanın bir sonraki aşamasında ise, meme kanseri tedavisinde kullanılan mitoxantrone ilacı PEG5000 ve PEG12000 ile kaplanmış olan tek duvarlı KNT'lere pH=9.1ortamında yüklenmiş ve pH=5.5 ortamında salım performansları belirlenmiştir. İlaç yükleme ve salım çalışmalarında ultraviyole ve görünür ışık absorpsiyon spektroskopi (UV-VIS) spektroskopisi kullanılmıştır.
İlaç üretim tesisinde şehir şebeke suyundan saf su üretim prosesi ekserji analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-02-18) Aktunç Tulunay, Cansu ; Yaman, Serdar ; 506161050 ; Kimya Mühendisliği

Hem dünya hem ülkemizde mevcut yaşamsal faaliyetlerimizi sürdürebilmek için enerji büyük bir gereksinimdir. Bu yaşamsal faaliyetlerinin gerçekleşebilmesi için üretmek gerekmetkedir. Yapılacak olan üretim operasyonları kaçınılmaz olarak kaynak ve enerji tüketimlerinide beraberin de getirecektir. Dünya'da var olan enerji kaynaklarının sınırlı olmasından dolayı, günümüzde kaynakların etkili kullanılması ile enerji tasarrufu yapılması büyük önem taşımaktadır. Enerji tasarrufunun gerçekleştirilmesinde en öne çıkan kısım daimi olan üretim süreçlerinin tasarım ve kurulum aşamalarında optimum enerji harcamalarının hesaplanmasının göz önünde tutulmasıdır. Bu noktada ekserji kavramı karşımıza çıkmakta olup, üretim süreçlerinde enerji kaynaklarının gerçekte ne kadar verimli kullanıldığını tespit edebilmekteyiz. Ekserji analizi sayesinde bir sistemin ya da prosesin niceliği yanında niteliği hakkında kayıpları ve terinmezlikleri tespit edebilmekteyiz. Yapılan bu analizler sonucunda sistemin ya da prosesin en çok kayıplar yaşanan noktalarını saptayarak bunları bertaraf edecek önemler için bize yol gösterici olacaktır. Ekserji analizi, termodinamiğin ikinci kanunu ile ortaya çıkmış olup yakın dönemde bir çok alanda yürütülen çalışmalar ile göz önüne çıkmıştır. Bunun sonucu olarak üretim sistemlerinin tasarımlarından ya da işletmelerinden sorumlu olan kişilerin ekserji analizi yapma yükümlülükleri oluşmaya başlamıştır. Bu tez çalışmasında, bir ilaç üretim tesisinde üretim operasyonlarında kullanmak üzere şehir şebeke suyundan saf su üretim prosesinin ekserji analizi yapılmıştır. Ekserji analizi için prosese dahil olan giriş ve çıkış akımları tayin edilmiştir. Buna ilave olarak bu prosesin gerçekleştiği çevre koşulları ve ekserji analizinin yapılması için gerekli kabuller açıklanmıştır. Ekserji analizi için yapılan denklemlerin hesaplamaları MATLAB programı kullanılarak yapılmıştır. Şehir şebeke suyundan saf su üretim prosesine dahil olan ana ekipmanların parametreleri temin edilemediğinden dolayı proseste bulunan ana yardımcı ekipmanların tek tek ekserji analizleri gerçekeştirilmiştir. Bu ekserji analizleri sırasında şehir şebeke suyunun mevsimsel dönüşümlerden etkilenmesinden dolayı kış ve yaz koşulları olmak üzere iki farklı koşulda hesaplamalar yapılmıştır. Bu prosese uygulanan ekserji analizleri sonucunda 29.18% ekserji verimi ile en büyük ekserji kaybının ısı değiştirici eşanjörün kış mevsiminde yaptığı ısıtma modu olduğu tespit edilmiştir. Kış mevsiminde şehir şebeke suyunun sıcaklık değerlerinin, proses tasarımında kabul edilen ortalam sıcaklık değerlerinden daha düşük olmasından dolayı sistemde çok fazla enerji harcaması ile ısıtma sağlandığı anlaşılmıştır.
Effect of lignin, extractive matter, holocellulose, and alpha cellulose of biomass on calorific value

(Graduate School, 2022) Kaynar, Özlem Ecem ; Yaman, Serdar ; 736597 ; Department of Chemical Engineering

Biomass is a renewable energy source that uses air, water and sunlight. Wood, animal waste, municipal solid waste, agricultural residues, forest residues and power plants are some examples of biomass. The utilization of biomass energy to replace fossil fuels is viewed as a viable strategy to prevent global warming. Woody plants, herbaceous plants/grasses, aquatic plants, and fertilizers are the four basic forms of biomass. Extractives, fiber or cell wall components, and ash are the three primary components. Carbohydrates (cellulose or hemicellulose) and lignin, which gives structural strength, make up the cell wall. Ash is derived from inorganic components in biomass, and its content is often low in lignocellulosic biomass types. The major organic components of biomass are cellulose, hemicellulose, and lignin. Cellulose is a glucose polymer that is water insoluble. The cellulose content of biomass is generally about 40-50 percent by weight. Hemicellulose accounts for around 20-40\% of biomass by weight, while lignin accounts for 10-40\%. Lignin is more biodegradable than cellulose. One of the most essential characteristics for the energy conversion pathway is the ratio of cellulose, hemicellulose, and lignin, and biomass possesses chemical energy because of it. To create a model, researchers gathered data from 12 separate papers. The calorific values of diverse biomass were computed in these articles, as well as the percentage values of lignin, extractive matter, holocellulose, and alpha-cellulose in the biomass content. The goal of this research was to create a model based on the estimated values' correlation. The regression analysis approach was utilized to create the models. Regression analysis is an essential tool for analyzing functional relationships between variables. Data must be supplied into a machine learning algorithm in order to construct the model. For regression analysis, a machine learning algorithm in the Python programming language was employed. The statistical approach of regression analysis was used to investigate the connection between one or more independent variables and response variables. In this investigation, simple and multiple linear regression models were utilized. The most frequent kind of analysis is simple linear regression, which is the simplest way to define the function. It is a simple way to predict an interaction using just one predictive variable. A regression model called multiple linear regression is used to establish a link between many independent variables and a single dependent variable. A plane that passes as close to these sites as feasible should be identified if the link between the three axes is to be stated as multiple linear regression. The lines that best reflect the points on the response and prediction variable scatterplots were calculated in this study using the least squares (OLS) technique. The goal of the OLS method is to find a function curve that is as close to the data points acquired from the measurement result as feasible.
Farklı asitlere katkılanmış polianilinin sentezi sentezi, karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulaması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Çelenk Metin, Merve ; Güner, Fatma Seniha ; Türker, Yurdanur ; 737882 ; Kimya Mühendisliği Bilim Dalı

Fosil yakıt kaynaklarının hızla tükenmesi ile birlikte günümüzde sürdürülebilir, çevre dostu enerji sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu kaynakların etkili bir biçimde kullanılabilmesi için üretilen enerjinin minimum kayıpla ve maksimum nitelikle depolanması gerekmektedir. Bu durum ise enerji depolama sistemlerine olan ihtiyacı zaruri kılmaktadır. Tipik bir enerji depolama sürecinde, bir tür enerji depolanır ve gerektiğinde kullanılmak üzere başka bir enerji çeşidine dönüştürülür. Bu nedenle, farklı enerji kaynaklarının doğru kullanımına yönelik çeşitli enerji depolama sistemleri geliştirilmektedir. Enerji depolama sistemlerinden biri olan süperkapasitörler, mükemmel çevrim ömrü, yüksek güç yoğunluğu ve hızlı şarj-deşarj süreci gibi umut verici özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Süperkapasitörlerin performansı; malzeme tasarım stratejilerinin, sentez tekniklerinin, karakterizasyon metodolojilerinin ve farklı elektrot/elektrolit malzemelerinin geliştirilmesiyle hızla ilerlemektedir. Süperkapasitörler temel olarak elektrikli çift katmanlı kapasitörler (EDLC'ler) ve psödokapasitörler olarak sınıflandırılabilir. Çift katmanlı süperkapasitörler elektriği elektrostatik olarak depolar, başka bir deyişle, süreç temel olarak elektrolit ve elektrotlar arasındaki arayüzlerde iyon adsorpsiyonundan kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, psödokapasitans, hızlı geri dönüşümlü faradayik elektrokimyasal reaksiyonlara dayanır. Çift katmanlı süperkapasitör mekanizmasında karbon nanotüpler (CNT'ler), grafen ve aktif karbon gibi çeşitli karbon bazlı malzemeler elektrot malzemeleri olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbonlu malzemeler süperkapasitör uygulamalarında yaygın olarak kullanılmasına rağmen, kapasitans değerleri psödokapasitans sergileyen iletken polimerlere kıyasla nispeten düşüktür. Polianilin (PANI), polipirol (PPY) ve poli (3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) gibi psödokapasitif malzemeler, zahmetsiz işlenmesi, kolay sentezlenmesi, hafifliği ve düşük maliyeti sayesinde son yıllarda büyük ilgi görmektedir. Bu polimerler arasında PANI çevre dostu olması, yüksek iletkenliği, kimyasal kararlılığı ve çok çeşitli uygulamalarıyla büyük ilgi görmüştür. PANI bazlı elektrot malzemesinin yükleme/boşaltma işlemi, polimer ve elektrolit arasındaki iyon değişiminin eşlik ettiği tipik bir doping/de-doping işlemidir. Sentez esnasında farklı kimyasal yapılara sahip katkı maddelerinin kullanılmasının yüzey morfolojisi, çözünürlük, kristalinite derecesi, moleküler ağırlık ve iletkenlik gibi çeşitli özellikleri değiştirdiği bilinmektedir. Bu çalışmada, süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılmak üzere PANI bazlı iletken polimerler, farklı asit katkı maddeleri (HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, HClO4) kullanılarak kimyasal oksidatif polimerizasyon yoluyla sentezlenmiş ve asit katkısının polimerin elektrokimyasal özelliklerine katkısı incelenmiştir.
Gıda ambalaj malzemesi hedefli berberin katkılı kitosan filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Öztürk, Seray ; Berker Erim, F. Bedia ; Kalaycıoğlu, Zeynep ; 740347 ; Kimya Bilim Dalı

Gıda ambalajları gıdanın raf ömrünün uzamasında ve gıdayı dış etkenlerden korumada birincil rol oynar. Gıda endüstrisinin sahip olduğu geniş yelpaze, doğru orantılı olarak ambalaj endüstrisinin büyümesine yol açar. Ambalaj malzemelerinin kaynak olarak petrokimyasal bazlı ürünlerden elde edilmesi, atık ambalajların bir çevresel soruna dönüşmesine neden olur. Çevresel kirliliği önlemek için gelişen hassasiyetlerle birlikte doğa dostu ambalaj malzemeleri oluşturulmaya başlanmıştır. Doğa dostu olarak ifade edilen ambalaj malzemeleri, biyobozunur ve biyouyumlu özellikler taşırlar. Bu çalışmada, bir biyopolimer olan kitosana berberin klorür standardı eklenerek alternatif bir gıda ambalaj malzemesi oluşturmak hedeflenmiştir. Kitosan, birçok canlının yapı polisakkariti olan kitinin deasetilasyonu sonucu elde edilen bir biyopolimerdir. Seyreltik asit ile hazırlanan kitosan çözeltisi, çözelti dökme tekniği ile film haline getirilir. Böylece kitosan, ambalaj malzemesi olarak kullanılabilecek bir yapıya dönüştürülür. Ayrıca kitosan, biyobozunurluk, biyouyumluluk, biyoyararlılık ve toksik olmama gibi önemli özelliklere de sahiptir. Kitosanı çeşitli biyoaktif ürünlerle katkılandırmak mümkündür. Bu sayede sentetik gıda koruyucuları kullanmadan doğal kaynaklar yoluyla gıdaların bozulmasını önleyebilecek gıda ambalaj malzemeleri geliştirilebilir. Bu yüksek lisans tez çalışması kapsamında kitosan filmin katkılandırılması berberin klorür standardı ile sağlanmıştır. Berberin, çeşitli bitkilerin yapısında bulunan bir alkaloid bileşiğidir. Berberin katkısı ile kitosan filme antioksidan ve antimikrobiyal aktivite kazandırılarak, berberin içerikli kitosan filmin aktif paketleme ürünü olması hedeflenmiştir. Berberin klorür standardının suda çözünmesi 2-hidroksipropil-β-siklodekstrin kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Saf kitosan film, berberin ilaveli film ve berberin hariç tüm bileşenleri içeren kontrol filmin özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elde edilen filmler sodyum tripolifosfat çözeltisi ile fiziksel olarak çapraz bağlanmıştır. Hazırlanan 3 farklı filmin şişme, çözünürlük, su buharı geçirgenliği ve çekme kuvvetine yönelik deneyler yapılmıştır. Ayrıca filmlerin, antioksidan ve antibakteriyel aktiviteleri de incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, berberin klorür standardı içeren kitosan filmin, kontrol film ve saf kitosan filme göre fiziksel özelliklerinin iyileştiği gözlenmiştir. Berberin katkısının kitosan filmlerin antioksidan ve antibakteriyel aktivitesini artırdığı da görülmüştür. Yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar ışığında berberin klorür standardı içeren kitosan filmin alternatif bir gıda ambalaj malzemesi olabileceği sonucuna başarı ile ulaşılmıştır.
Estimation of higher heating value of refuse derived fuel from proximate and ultimate analysis

(Graduate School, 2022) Rashnovadi, Yağmur ; Yaman, Serdar ; 738018 ; Chemical Engineering Programme

Waste production, which is constantly increasing as a result of industrial and technological developments, is becoming an important problem worldwide. Especially with the increase in human population and urbanization, the increase in waste production is inevitable. With the increasing waste production day by day, the resulting wastes must be disposed of in an environmentally friendly way. On the other hand, studies are carried out on obtaining energy from waste in order to reduce dependence on fossil fuels and increase renewable energy production. For this reason, studies are carried out on refuse derived fuel (RDF), which is obtained as a result of physical treatment of municipal solid waste. RDF not only ensures the disposal of waste in an environment friendly way, but also contributes to the production of renewable energy by reducing the dependence on fossil fuels. In addition, the use of fossil fuels in energy production reduces the emission of harmful emissions. RDF contains many different types of waste such as textile, food, rubber, paper, metal, battery, glass. The reason why it is composed of many different components is that there is a wide variety of wastes in municipal solid waste. The compositions in RDF and MSW vary according to factors such as climatic conditions, geographical location and income level. A more homogeneous fuel is obtained by converting municipal solid waste to refuse derived fuel. As a result of obtaining a more homogeneous fuel by converting the wastes to RDF, higher efficiency in energy production is provided. At the same time, RDF has a higher calorific value than MSW. Also, the amount of air required for RDF combustion is less than the amount of air required by MSW. RDF is obtained as a result of various physical processes applied to municipal solid wastes and includes materials such as packaging waste, municipal waste and industrial waste. RDF is a solid fuel with high calorific value and is used as a fuel in many areas such as cement factories and power generation facilities. There are many different methods used to generate energy from RDF. With the thermochemical conversion methods used in obtaining energy from RDF, both waste disposal is ensured and heat or electrical energy is produced. Combustion, pyrolysis, gasification and plasma-based technologies can be given as examples to these thermochemical methods. RDF transforms into solid, liquid and gaseous products through energy production methods. The heating value of the RDF used in energy production is an important factor in terms of the efficiency of the processes. For the design of facilities using RDF, the calorific value must be analyzed correctly. Therefore, within the scope of the thesis, it is aimed to develop correlations that can predict the higher heating value according to the amount of components of the RDF. Proximate and ultimate analysis data were used to determine the components effects on higher heating value and to create a mathematical model. The effects of weight percentage of moisture, ash, volatile matter and fixed carbon on the higher heating value were investigated with the proximate analysis data of 46 different RDF samples obtained as a result of the literature research. According to the results, it was observed that the higher heating values increased with the increase in the amount of volatile matter. On the other hand, the increase in moisture, ash and fixed carbon caused the higher heating values to decrease. In addition, the effects of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur and chlorine components on the higher heating value were investigated by using the ultimate analysis data of 74 different RDF samples. It was determined that the higher heating values increased with the increase in the weight percentages of carbon and hydrogen. The increase in the oxygen percentage causes the higher heating value to decrease. By applying the multiple linear regression method to the proximate and ultimate analysis data, equations were obtained to estimate the higher heating value of RDF. In regression calculations, higher heating value in the proximate analysis data as the dependent variable; moisture, ash, volatile matter and fixed carbon were considered as independent variables. In the ultimate analysis data, calculations were made with carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen components as independent variables. As a result, three different higher heating value estimation equations were obtained with the multiple linear regression method. The higher heating values were calculated with the obtained equations and compared with the actual higher heating values. The error percentage of the calculated higher heating value according to actual values has been found and it has been determined that the equations can predict the higher heating value with an error of less than 10%.
Organik 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 Mühendisliği

Enerji 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.
Torefiye 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 Mühendisliği

Ağır 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.
Linyit, biyokütle ve karışımlarından elde edilen yanmaoranı değerlerine sıcaklığın etkisinin makine öğrenmesiile modellenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-04) Demir, Özge ; Yaman, Serdar ; 506171032 ; Kimya Mühendisliği

Dünyadaki endüstrileşme ve nüfusun artışı nedeniyle enerji ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Önümüzdeki 30 yıl boyunca enerji ihtiyacının %56 artacağı öngörülmektedir. Yüksek enerji verimliliğinden ve daha bol bulunmasından dolayı fosil kaynaklarının kullanımı oldukça yüksektir. 2019 yılında, birincil enerji kaynağı olarak en çok fosil kaynaklar kullanılmış olup, dünya çapında bu oran %80'den fazladır. Kömür dünyada bol ve yaygın olarak bulunan, en ucuz fosil kaynağıdır. Enerjisinin yüksek olması nedeniyle sanayi devrimine katkısı çok fazla olmuştur. Günümüzde hala ısı ve elektrik üretimi için birincil kaynak olarak kullanılmaktadır. Enerji verimliliği açısından avantajları olmasına rağmen, çevre açısından birçok dezavantajları bulunmaktadır. Kömür, karbon emisyonlarının ana kaynağı olmasından dolayı iklim değişikliğine ve küresel ısınmaya neden olmaktadır. Çevre politikalarına rağmen, gelişmiş ülkelerde bile hala fosil kaynaklara bağımlılık devam etmektedir. ABD Enerji Bilgi İdaresi (EIA)'ne göre, küresel yıllık ortalama yüzey sıcaklığındaki 1 °C'lik artışın 0,3 °C'den fazlasına kömürün yanmasından yayılan CO2 neden olmaktadır. Türkiye, doğalgaz ve petrol rezervlerinin ihtiyacı karşılayacak düzeyde olmamasından dolayı dışa bağımlı durumdadır. Türkiye'nin milli enerji kaynağı ise linyit kömürüdür. Linyitler kalorifik değer açısından düşük olmasından dolayı linyiti biyokütle ile karıştırmak verimlilik açısından avantaj sağlamaktadır. Buna ek olarak linyitin çevreye olan zararlı etkileri de bu yolla azaltılmaktadır. Türkiye'de tarımsal artıkların kullanıldığı biyokütle enerjisi üretiminin 2016 yılından 2030 yılına kadar 2,8 Mtoe'den 4,9 Mtoe'ye çıkması beklenmektedir. Temiz enerjinin artması hem Türkiye hem dünya açısından önem arz etmektedir. Afşin – Elbistan linyiti Türkiye'deki en önemli birincil enerji kaynaklarından biridir. Linyit, düşük kömürleşme dereceli bir kömür olduğu için yüksek miktarda kül bırakma, kalorifik değerin düşük olması ve yüksek nem içeriği gibi sorunları beraberinde getirmektedir. Linyit gibi düşük kalitedeki kömürleri belli oranlarda biyokütle ile karıştırmak daha iyi sonuçlar elde etmek için önemlidir. Kömür ve biyokütle farklı özelliklere sahip olmalarına rağmen birlikte yakıldığında çevre, enerji verimliliği, maliyet ve risk açısından olumlu özellikler göstermektedir. Biyokütlede düşük miktarda azot ve kükürt bulunması NOx ve SO2 emisyonlarını önemli ölçüde azaltmaktadır. Biyokütle, fotosentez sırasında CO2 kullandığı için yakma sırasında oluşan CO2'in çevreye etkisi neredeyse yok denilecek kadar azdır. Kömür - biyokütle karışımları sayesinde iklim değişiklikleri önemli ölçüde azalmaktadır. Kömür, biyokütle ya da kömür - biyokütle karışımlarından elde edilen yakıtların özelliklerini iyileştirmek için yakma, piroliz ve gazlaştırma gibi dönüşüm prosesi teknolojileri uygulanmaktadır. Yakma, yakıt ve oksitleyici varlığında bazı durumlarda ise katalizör etkisiyle meydana gelmektedir. Piroliz, oksijen yokluğunda termal bozunmanın meydana gelmesidir. Isıtma hızı ve sıcaklığa bağlı olarak farklı ürünler meydana gelmektedir. Gazlaştırma, enerji elde edilecek katı ve sıvıların ısı etkisiyle gaza dönüştürülmesidir. Farklı sıcaklıklarda farklı fizikokimyasal olaylar meydana gelmektedir. Bu çalışmanın amacı, Elbistan linyiti ile fındık kabuğunun tek tek ve farklı oranlarda karıştırılıp yakılmasından elde edilen yakma oranı verilerinin sıcaklık değişkenine karşı en iyi modelini elde etmektir. Modelleri elde etmek amacıyla Python programlama dili içerisinde yer alan farklı kütüphaneler kullanılmıştır. Stasmodel Kütüphanesi içerisinde bulunan OLS fonksiyonu sayesinde Y bağımlı değişkeni ve X bağımsız değişkenleri tanımlanıp modelin eğitilmesi gerçekleştirilmiştir. "Effect of co-combustion on the burnout of lignite/biomass blends: A Turkish case study" isimli makalede yer alan deneysel çalışmada 423 K'den 1173 K 'e kadar her 50 K'lik sıcaklık değişimleri için yanma oranı verileri bulunmaktadır [1]. Veri seti olarak makale içerisinde yer alan linyit, biyokütle ve %2,4,6,8,10 ve 20 oranlarında linyit - biyokütle karışımlarının farklı sıcaklıklardaki deneysel yanma oranları kullanılmıştır. Sıcaklık ile linyit, biyokütle ve farklı oranlardaki linyit – biyokütle karışımlarının korelasyonları 1'e oldukça yakın çıkmıştır. Bu da linyit, biyokütle ve farklı oranlardaki karışımlarının sıcaklık ile arasında güçlü bir etkileşim olduğunu ve pozitif korelasyondan dolayı sıcaklık arttıkça yanma oranı değerlerinin arttığını göstermiştir. Korelasyon değerleri karşılaştırıldığında en yüksek değerin linyit için, en düşük değerin ise biyokütle için ortaya çıktığı bulunmuştur. Linyit, biyokütle ve farklı oranlardaki karışımları için denenen modeller arasından en iyi olanı seçmek için R^2 ve ayarlanmış (adjusted) R^2 değerleri oldukça yüksek, % hata oranları ve MSE değerlerinin ise düşük değerli olmasına dikkat edilmiştir. Modellerin ANOVA, MS ve F değerlerine bakılarak grupların ortalamaları arasında fark olup olmadığı tespit edilmiştir. Sonuçlar dikkate alınarak sıfır hipotezi reddedilerek alternatif hipotez kabul edilmiştir. Bunlara ek olarak, numunelerin teorik değerlerindeki sapmaların negatif ya da pozitif olmasına göre sonuçlar değerlendirilmiştir.
Synthesis of zeolite A coatings

(Graduate School, 2022-02-10) Bayrak, Arzu ; Erdem, Ayşe ; 506181001 ; Chemical Engineering

Zeolites are microporous crystalline hydrated aluminosilicates with pores of molecular sizes in their framework. Zeolite A is a hydrophilic synthetic zeolite with the lowest Si/Al ratio possible for zeolites, which is 1 and has a 3-dimensional pore structure with effective pore diameter about 4 Å. During zeolite synthesis, an amorphous reactant mixture is converted into microporous crystalline product. In addition to the conventional powder and pellet forms, zeolites can be synthesized on various surfaces as coatings via different synthesis methods. These coatings may be used in separation and heating-cooling applications. Zeolite coatings prepared for use in separation applications, should be continuous thin coatings without defects. Two new methods developed recently in our laboratory for the preparation of zeolite coatings are conduction heating and induction heating methods. The main idea of these methods is that the substrate is heated by conduction or induction and the synthesis solution is kept at a lower temperature than the surface temperature of the substrate. In this way, crystallization on the substrate is favored with respect to that in the synthesis solution. The induction heating method was observed to be suitable for use in large-scale applications. The purpose of this study is to test the applicability of the induction heating method to the preparation of thin zeolite A coatings on cylindrical metal substrates that may be suitable to be used in separation applications. The effects of different substrate types and system/synthesis parameters on the properties and performance of the synthesized zeolite A coatings are examined. Different cylindrical metal substrates to be used in the coating experiments were designed and constructed with various types of 316L stainless steel wire mesh sheets. Zeolite A coatings were prepared by heating the metal substrate with induction power in a circulating synthesis solution system. The prepared coatings were weighed and their mass equivalent thickness values were calculated. The samples taken from the coatings were analyzed by thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray diffraction (XRD) techniques. Nitrogen permeabilities of the coatings were also measured. Before the synthesis experiments, the dependence of reactor inlet and outlet temperatures and thus the temperature difference obtained across the reactor on other system parameters are determined with the help of calibration experiments carried out using water instead of synthesis solution. Zeolite A coating synthesis experiments were started by testing different substrate types, 24x110/500 (single outer layer), 24x100/500/500 (double outer layers) and 24x110/200x1400. An additional zeolite phase besides LTA, the LTN phase, was also seen to be present in smaller amounts, in the coatings obtained in these preliminary experiments. 24x110/200x1400 was observed to be the substrate type on which the most preferable coatings with lower amounts of LTN phase, and lower permeance and thicknesses values were obtained. For this reason, zeolite A coating experiments were continued using 24x110/200x1400 substrates. When experiments at different flow rates were conducted, it was observed that thinner and more closed coatings could be obtained using lower flow rates. For the investigation of the effects of inlet-outlet temperatures on the coating properties, experiments at different reactor inlet-outlet temperatures in the range of 30-35 to 55-60 °C, for two different synthesis times of 3 and 5 hours, were carried out. The coating thickness increased with the increase in reactor inlet and outlet temperatures, for both synthesis times. The gas permeance, however, seemed to decrease with the increase in coating thickness at low thickness values, while it started to increase again above coating thickness values of about 100 µm, for both synthesis times. In order to optimize the effects of reactor inlet-outlet temperatures to prepare thinner coatings with lower permeabilities, running the experiment in stages with different reactor inlet-outlet temperatures was attempted and successfully achieved. The smallest equivalent thickness obtained was 210 µm for the only coating synthesized with a gas permeance value lower than 10-9 mol/m2.s.Pa, in these initial two staged experiments. This coating was obtained with 3 hours of first stage at reactor inlet-outlet temperatures of 45-50°C, followed by 2 hours of second stage at reactor inlet-outlet temperatures of 55-60 °C. Two staged synthesis approach was further investigated by keeping one of the first or second stages same and changing the reactor inlet-outlet temperatures of the other stage. The change in reactor inlet-outlet temperatures in the second stage affected the coating thickness more significantly, while it affected the gas permeance less. The effect of the temperature change of the first stage against the temperature change of the second stage was more striking. As the temperature of the first stage increased in the range tested in these experiments, both the coating thickness and the gas permeance values decreased. The coating obtained from the experiment with the reactor inlet-outlet temperatures of 45-50 and 50-55 °C in the first and second stages, carried out for 3 and 2 hours, respectively, was observed to have an equivalent thickness value of 112 µm, almost half the value of 210 µm for the previous coating obtained at 45-50 and 55-60 °C. The actual effective thickness value of the coating across which gas permeation takes place is expected to be lower than the equivalent thickness value calculated, for the substrates used in this study. Both of these coatings had sufficiently low gas permeance values lower than 10-9 mol/m2.s.Pa. Finally, the results of XRD and TGA analyses revealed that both of these coatings were highly crystalline zeolite A coatings.
Antarktika buzullarında kimyasal analizler

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-05-16) Özcan Neşe, Gamze ; Güner Genceli, Fatma Elif ; 506181003 ; Kimya Mühendisliği

Dünya'nın iki uç kutup noktalarında bulunan Arktik ve Antarktik Kutup Bölgeleri bilim dünyası için oldukça önemlidir. Arktik donmuş bir okyanus olarak tanımlanırken, Antarktika ise bir kıta olarak tanımlamaktadır. Bu bölgelerde bulunan buzullar bilim dünyası için eşsiz kaynaklar oluşturmaktadır. Buzullar, içeriğinde bulunan safsızlıkları binlerce yıl boyunca saklayabilmektedir. Bu safsızlıkların keşfedilmesi ile tarihsel ve iklimsel süreç hakkında yorum yapılabilmektedir. Böylece geçmişten günümüze birçok bilinmeyeni çözmeyi sağlayabilmektedir. Buzullar sadece jeoloji, kimya ve iklim bilimleri olarak değil, canlı bilimi ve uzay bilimleri gibi çok çeşitli konuları da kapsamaktadır. Dünya üzerinde en son keşfedilen kıta Antarktika'dır. Antarktika oldukça soğuk iklime sahip olup, kıtanın %97.5'unu buzullar oluşturmaktadır. Ayrıca, dünyadaki buzulların yaklaşık %90'ı bu bölgede bulunmaktadır. Antarktika kirlenmemiş bölge olarak tanımlansa da aslında gerçek tam olarak öyle değildir. Bölgedeki insan faaliyetlerinin artması ve çeşitli yollarla bu bölgere ulaşan safsızlıklar bölgeyi kirletmektedir. Bölgedeki safsızlıkların temel sebebi karasal kaynaklı, deniz tuzu kaynaklı ve biyojenik ve antropojenik kaynaklı olmaktadır. Bunlara ek olarak, volkanik patlamalar sonucu açığa çıkan kül bulutları ile safsızlıklar kutup bölgelerine taşınmaktadır. Bu gibi sebeplerle yapılan bazı çalışmalarda Antarktika'da bazı bölgelerde ağır metaller ve organik bileşiklere rastlanmıştır. Yapılan çalışmada, Antarktika'da bulunan Horseshoe Adası, Hovgaar Adası ve Nansen Adası'ndan farklı konum ve farklı derinliklerden alınan 7 adet buzul karot numunesindeki safsızlıklar ve olası kaynakları incelenmiştir. Safsızlık analizleri için IC, ICP-MS ve Mikro-Raman Spektroskopisi yöntemleri kullanılmıştır. Analizlere başlamadan önce toplanan 7 adet buzul numuneleri kodlanmıştır. Analizler ve yorumlar bu kodlamaya göre yapılmıştır. Buzulların erimesi, analizlerin doğruluğunu olumsuz yönde etkilediği için istenmeyen bir durumdur. Bu yüzden analiz öncesi ve sonrası tüm işlemlerin soğuk ortamda gerçekleşmesi gerekmektedir. Bu fikirden yola çıkarak, 2019 yılında proje kapsamında İTÜ Kimya Mühendisliği Bölümü bünyesinde 'Soğuk Oda Laboratuvar' açılışı gerçekleşmiştir. Analiz öncesi ve sonrası tüm işlemler bu laboratuvarda gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak buzulların her türlü nakliye işlemi kuru buz ile sağlanmıştır. IC analizi ile her bir buzul numunesindeki iyonlar belirlenmiştir. Analiz ile buzulların içerindeki F-, Cl-, NO3-, Br-, NO3-, SO4-2 anyonları ile Na+, NH4+, K+, Mg+2, Ca+2 katyonların konsantrasyonları ölçülmüştür. Cl-, NO3-, SO4-2, Na+, K+, Mg+2 ve Ca+2 iyonları tüm buzul numunelerinde görülürken, geri kalanlar ise tüm numunelerde görülmemektedir. Tespit edilen iyonların olası kaynakları litaratürdeki deniz tuzu ve karasal kabuk kütle oranları ile belirlenmiştir. Referans iyon olarak sodyum ve kalsiyum iyonları seçilmiştir. Deniz tuzu kaynaklı sodyum iyonu ve karasal kaynaklı kalsiyum iyonlarının konsantrasyonları hesaplanmıştır. Referans iyonlar ile diğer iyonların kütle oranları kullanılarak iyonların kaynağı hakkında yorum yapılmıştır. Bu oranları karşılamayan iyonların alternatif olası kaynakları araştırılmış ve olası sebepleri çıkarılmıştır. Sülfat, nitrat ve flor iyon konsantrasyonları olası volkanik patlamaları göstermektedir. Bu iyonların hesaplamaları ve diğer iyonlarla korelasyonları ile volkanik patlama kaynaklı olup olmadığı tartışılmıştır. Elde edilen sonuçta bir numunede volkanik patlama kaynaklı safsızlıklar görüldüğü çıkarımı yapılmıştır. ICP-MS ile tüm buzul numunesindeki Na, Mg, Al, P, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Cs, Ba ve Pb elementlerin konsantrasyonları belirlenmiştir. Na, Mg, K ve Ca elementleri, IC ile de ölçüldüğünden iki ölçüm arasında oransal kıyaslama yapılmıştır. 7 karot numunesi için IC/ICP-MS oranı hesaplanmış ve buzulların homojenlikleri incelenmiştir. ICP-MS ile tespit edilen deniz tuzu kaynaklı ve/veya karasal kaynaklı olduğu düşünülen elementlerin olası kaynakları incelenmiştir. Bu elementler hem geçmiş yıllarda yapılan çalışmalarına göre seçilmiş hem de litaratürdeki üst kabuk elementleri ve deniz tuzu elementlerine göre belirlenmiştir. İnceleme sırasında Kabuksal Zenginleştirme Faktörü (EFc) ve Okyanus Zenginleştirme Faktörü (EFo) değerleri hesaplanmıştır. Hesaplama için referans element EFc için Baryum seçilirken, EFo için Sodyum seçilmiştir. EFc sayısal değeri 10'dan küçük olması halinde karasal kaynaklı olması, EFo sayısal değeri 10'dan küçük olması halinde deniz tuzu kaynaklı olması yorumlanmıştır. Her iki koşulu da sağlayanlar hem deniz tuzu kaynaklı hem karasal kaynaklı olduğu belirlenmiştir. EFc ve EFo sınır değerlerini sağlamayan elementler için olası kaynaklar litaratür olarak incelenmiş ve yorumlanmıştır. Litaratür araştırılması yapıldığında, bazı elementlerin ve ağır metallerin kaynağının volkanik patlama olduğu görülmüştür. Volkanik emisyonların metal/S oranları ile volkanik metal katkılarını hesaplamak mümkündür. Ancak kükürt miktarı bilinmediği için EFc ve/veya EFo değerlerinden yararlanılmıştır. Sınır değerleri sağlamama durumunda volkanik patlama kaynaklı olabileceği ihtimali üzerinde durulmuştur. Elde edilen sonuç, IC sonucu ile karşılaştırılmış ve bir tane numunedeki iyon ve elementlerin volkanik patlama sonucu açığa çıktığı kesinleşmiştir. Yapılan araştırma ile buzul karotların yaşlarının yaklaşık 10 yıllık olduğu tahmin edilmektedir. 2018 yılında toplanan bu buzulların hangi volkanik patlamadan meydana geldiğini bulmak için 2008-2018 yılları arasında meydana gelmiş olan volkanik patlamalar incelenmiştir. Volkanik Patlama İndeksi (VEI) baz alınarak bir çok patlama aktivitesi olduğu görülmüştür. Ancak buzulların tam yaşı bilinmediği için bunlarla ilgili kesin yorum yapılamamış ve genel bir bilgi olarak verilmiştir. Safsızlık analizlerinin son kısmında Mikro-Raman Spektroskopisi ile analizler yapılmıştır. Bunun için ölçüm sistem ve prosedürü sıfırdan kurulmuş ve problemler belirlenmiştir. Bu problemler giderilmiş ve cihaz buz ölçümleri için hazır hale gelmiştir. Buzul analizlerine geçmeden önce laboratuvar ortamında hazırlanan buz numuneleri ile optimum koşullar belirlenmiştir. Bu koşullar buza en az zarar verecek deneme-yanılma yöntemiyle belirlenmiş ve buzul analizleri için uygun hale getirilmiştir. Bu optimum ölçüm koşulları, %10 lazer gücü ve 5 saniye maruz kalma süresi olarak belirlenmiştir. Saf su dondurulmuş ve spektroskopisi çekilmiştir. Yapılan litaratürsel araştırma yardımıyla buz ve hava kabarcığı pikleri belirlenmiştir. Sistem ve koşullar uygun hale getirildikten sonra Antarktika buzullarından alınmış 3 farklı numune için Mikro-Raman Spektroskopisi ölçümleri alınmıştır. 5x mikroskop ile buzulların içinde görülen safsızlıkların görüntüleri çekilmiş ve optimum koşullar ayarlanıp spektral pikler elde edilmiştir. Son olarak, Antarktika buzullarına ait 3 farklı numune için uzak çalışma 50x mikroskop yardımıyla optimum koşullarda Mikro-Raman Spektroskopisi ölçümleri alınmıştır. Buzulların içindeki safsızlıkların görüntüleri çekilmiş ve spektral pikler analiz için kaydedilmiştir. Spektral pikleri yorumlamak için cihazın kütüphanesi yeterli gelmemektedir. Bu da çalışmanın en temel eksiğini oluşturmaktadır. Bu yüzden ileriki çalışmalarda bu piklerin yorumlanması için litaratürsel araştırmalar ile olası safsızlıklar tanımlanması çalışılacaktır.
Preparation methods and promoters effects on α-Al2O3 supported Fe-Mn based FT catalysts for light olefin production

(Graduate School, 2022-06) Atik, Özge ; Gür Gümüşlü, Gamze ; 506171047 ; Chemical Engineering

Most countries do have not sufficient fossil resources. So, they need to develop alternative and environmental processes to prevent their dependence on other foreign countries, and also reduce carbon emissions. Fischer-Tropsch synthesis was developed in Germany in 1923 with the increasing demand for liquid fuel during World War. Fischer-Tropsch (FT) which process is the conversion of synthesis gas (CO, H2) has become one of the most important processes for industry. It is possible to obtain a wide range of products with Fischer-Tropsch catalysts from single-carbon methane to more carbon-containing products. These hydrocarbons obtained can be subjected to various processes and then converted into fuels and convenient chemicals. Hydrocarbons obtained as a result of Fischer-Tropsch synthesis also do not contain harmful chemicals and contain a small amount of aromatic structure compared to known fuels. The most important member of the hydrocarbons belonging to the organic compound's family are olefins known as alkenes. Olefins are divided into two main groups light olefins (C2-C4) and heavy olefins (C5+) according to the number of carbons they contain. Light olefins which are the raw materials of many products we encounter many times in our daily lives are very important components of the chemical industry. Commonly preferred metals for Fischer-Tropsch catalysts are iron, nickel, cobalt, and ruthenium. Iron-based catalysts are much cheaper than other active-metal-based catalyst. Also produces less methane and higher amounts of olefins. The product selectivity of the catalyst depends on many factors such as promoter, support material, and also many other parameters (for example; flow, pressure and gas composition, etc). The subject of this study, "Development of Catalyst and Reactor for the Production of Light Olefin from Cleaned Synthesis Gas" is a project carried out together with TUBITAK-MAM Energy Institute and ITU SENTEK Catalysis Laboratory. Within the scope of the project, iron was selected as the active metal due to its many advantages, and a catalyst was developed. In this work, the effect of promoter and solvent-aided impregnation on FT-Olefin synthesis performance was investigated for 15% Fe-based alumina-supported catalysts. In the synthesized 50 different Fe-based α-Al2O3 supported catalysts manganese (Mn), copper (Cu), potassium (K), and nickel (Ni) were used as promoters. These catalysts were prepared using three different solvents in the impregnation step. So in this work, we examined the catalyst preparation method (solvent effect) and promoter effects. Catalyst performances were tested in the atmospheric and high-pressure test systems at 310 ⁰C, H2/CO=2. After the atmospheric tests, the best catalysts were selected and tested in a high-pressure test system at 10 bar at 310 ⁰C in the flow of H2/CO=2. After performance tests, the catalysts were characterized to explore catalysts' behavior physically and structurally by these characterization methods; Brunauer–Emmett–Teller (BET), X-ray diffraction (XRD), H2-Temperature Programmed Reduction (H2-TPR), Scanning Electron Microscope (SEM). In this study, Mn which has been studied extensively in the literature as it enhances the light olefin selectivity was selected as the first promoter. Different Mn percentages (x= 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) by molecular weight were tested and the highest light olefin selectivity and CO conversion were observed in 0.3 wt.% Mn. After choosing the optimum amount for the Mn promoter, the effect of Cu, Ni, and K metals on 15Fe0.3Mn/α-Al2O3 with the amounts as x= 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 weight percent was investigated. It was observed that the best results for Cu, Ni, and K promoters were 0.5 weight percent. To analyze the solvent effect on catalyst preparation isopropyl alcohol, n-pentane, and deionized water was used in this study. The addition of Mn promoter to iron catalyst (15Fe0.3Mn/α-Al2O3) increased olefin selectivity by 25% compared to unpromoted catalyst. CO conversion of Mn-promoted catalyst prepared with n-pentane was higher and more stable than the unpromoted sample. 15Fe0.3Mn/α-Al2O3-NP had 63% CO conversion. Cu loading had positively affected the catalyst olefin selectivity and CO conversion. Cu promoter led to catalyst stability and higher reaction performance. Cu-promoted catalysts` CO conversions are equal to 88 and 93 for water and pentane, respectively. The highest olefin selectivity and olefin-to-paraffin ratio among all catalysts in this work belong to the K-promoted catalyst. The olefin selectivity and olefin to-paraffin ratio are 49.83% and 7.3% respectively. The addition of Ni shifted the product selectivity to paraffin and CH4. Ni promoted catalysts paraffin ratio equals 30% which has the highest paraffin selectivity. The catalyst promoted with Cu and K (15Fe0.3Mn0.5Cu0.5K) showed synergistic interaction including the stability and activity decrease from the K promoter effect but the Cu promoter balanced the CO conversion. The K promoter prevented the secondary hydrogenation reactions so the olefin selectivity and O/P ratio increased. In this context, for industrial applications, A0.5Cu and A0.5K catalysts were chosen due to the CO conversion, high olefin selectivity, low methane selectivity, and high olefin to paraffin ratio during the catalyst performance tests.
Grafen/kalay esaslı nanokompozitlerin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-07) Alp, Selin ; Yavuz, Reha ; 506161032 ; Kimya Mühendisliği

Dünya nüfusundaki artış ve sürekli gelişim içerisinde bulunan teknolojiye bağlı olarak enerji ihtiyacı da artmaktadır. Özellikle taşınabilir elektronik cihazlar, otomobiller için sürdürülebilir enerji kapsamında depolanma teknolojileri gelişmektedir. Elektrikli otomobiller, hibrit otomobiller, dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları gün geçtikçe yaygınlaşmakta ve şarj/deşarj süreleri de daha önemli hale gelmektedir. Tüm bu gelişmelerle birlikte çevrenin korunması da önemli olmaya devam etmektedir. Lityum iyon piller, endüstride enerji güvenilirliğini arttırarak mevcut kaynakların verimli kullanılmasını sağlamakta olup, bu alandaki çalışmalar ve yatırımlar gün geçtikçe artmaktadır. Bu nedenle, lityum iyon pilin maliyet, çevrim ömrü ve güvenlik bakımından iyileştirilmesi amacıyla, mevcut pillerin özellikleri geliştirilerek yüksek enerji yoğunluklu ve uzun çevrim sayısına sahip anot malzemeler konusunda ağırlıklı olmak üzere muhtelif çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Lityum iyon piller, sahip oldukları yüksek enerji/güç yoğunluğu, uzun ömür ve düşük maliyet gibi nedenlerle, enerji depolama sistemlerinde taşınabilir enerji kaynağı olarak tercih edilmektedir. Lityum iyon pillerin performansı, pillerde kullanılan bileşenlerin çeşidi ve verimliliğine bağlı olarak değişim göstermektedir. Pil kapasitesinin artırılması, şarj-deşarj sürelerinin verimli hale getirilmesi için anot ve katot kısımlarında çeşitli malzemeler kulanılmak suretiyle deneysel çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Lityum iyon pillerde en yaygın olarak kullanılan anot malzemesi grafendir. Silisyum (Si), kalay(Sn) gibi anot niteliğine sahip diğer bazı malzemeler ile karşılaştırıldığında, daha az spesifik kapasiteye sahip olmasına rağmen grafit, yapısal olarak daha kararlı ve uzun ömürlü olduğundan anot malzemesi olarak kullanımda tercih edilmektedir. Ancak grafitin enerji kapasitesinin oldukça sınırlı olması nedeniyle, grafitin doğrudan anot malzemesi olarak kullanılacağı lityum iyon pillerin enerji yoğunluğu, taşınabilir elektronik cihazların enerji ihtiyacını karşılayamaz nitelikte olmaktadır. Grafen ise grafitten elde edilen olağanüstü özelliklere sahip bir malzeme olup, kimyasal olarak kararlı ve yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir. Bunun yanı sıra iyi mekanik ve ısıl iletkenlik özelliklerine sahip olması nedeniyle, kompozit anot malzeme sentezleme çalışmalarında baz elektrot olarak tercih edilmektedir. Tez çalışması kapsamında, İstanbul Teknik Üniversitesi – Enerji Enstitüsü, Malzeme Üretim ve Hazırlama Laboratuvarı'nda grafitten grafen (rGO) elde edilerek, kalay oksit katkılandırma ile farklı oranlarda grafen-kalay oksit nanokompozit anot malzemeleri üretilmiş ve pil yapımında kullanılmak suretiyle de söz konusu malzemelerin kapasiteleri incelenmiştir. Elde edilen malzemeler, taramalı elektron mikroskopu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Ayrıca, malzemelerin pil performansını değerlendirmek amacıyla sentezlenen malzemelere şarj-deşarj kapasite ölçümü, dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleri uygulanmıştır.
Kuru aşındırma yöntemiyle titanyum silisite seçici kontak aşındırma prosesinin optimizasyonu

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-07) Kelle Bilgiç, Tuğba ; Meriçboyu, Ayşegül ; 506191028 ; Kimya Mühendisliği

Bu çalışmada, kontak aşındırma prosesi optimize edilmesi amaçlanmıştır. Bunun için, kontak aşındırma prosesi reaktif iyon aşındırma reaktöründe iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamanın, silisyum üzerinde oluşturulan titanyum silisit katmanına karşı seçici olması gerekmektedir. Titanyum silisit, kontak içlerine doldurulacak metal ile silisyum arasında ara bağlantı elemanı olarak görev yapmaktadır. Kontak direçlerinin yüksek olmaması için kontak içlerinde aşındırma sonrası dielektrik malzeme (silisyum dioksit) kalıntısı veya aşındırma sırasında oluşan polimer kalıntısı kalmaması çok önemli olduğu gibi, silisyum dioksit aşındırılırken alt katmanında bulunan titanyum silisitin aşındırılmaması da çok önemlidir. Bunun gibi birden fazla katmanın bulunduğu ve alt katmanın aşındırılmaması istenen durumlarda uygulanacak yöntemin alt katmana mümkün olduğunca seçici olması istenmektedir. Bu tezde sunulan çalışmada; güç, basınç ve gaz değişkenlerinin etkisini incelemek amacıyla deneyler gerçekleştirilmiş ve deneyler iki aşamalı olarak planlanmıştır. Birinci aşamada, sabit bir gaz oranında basınç ve güç parametreleri değiştirilerek en iyi seçicilik değerini veren basınç ve güç değeri belirlenmiştir. İkinci aşamada ise birinci aşamada belirlenen basınç ve güç değeri sabit tutularak gaz bileşimi değiştirilmiş ve optimum gaz akış miktarı belirlenmiştir. Birinci aşamada, "Minitab Statistic" programı ile deneysel tasarım yöntemlerinden tam faktöriyel tasarım yöntemi ile deney parametreleri belirlenmiş, ikinci aşamada ise karışım tasarımı yöntemi ile gaz karışımları belirlenmiştir. Seçiciliği yüksek olan numunelere FIB-SEM cihazı ile kesit görüntüsü alınmış ve boyut ve profil kontrolü yapılmıştır.
Destek hazırlama yöntemlerinin paladyum esaslı (Pd) yoğun metalik membran performansına etkileri

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-14) Toprak, Berna ; Gür Gümüşlü, Gamze ; 506181020 ; Kimya Mühendisliği

Bu çalışma kapsamında, bu sorunu çözemek için destek malzemesinin yüzeyinin ara tabaka ile kaplanması, böylece alümina destek malzemesinin yüzeyindeki pürüzlülükler, kusurlar düzeltilerek, gözenek boyutu da küçültülmüştür. Böylelikle yüzeyi geliştirilmiş destek malzemesi yüzeyine kaplanan Pd tabakasının yüzey morfolojisi de iyileşmiştir. Bu iyileşmeyi görebilmek için α-Al2O3/Pd, α-Al2O3/γ-Al2O3/Pd, α-Al2O3/grafit/Pd membranlarının yüzey morfolojileri ve yapıları, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve X-ray Işını Difraktrometresi (XRD) karakterizasyon yöntemleri ile incelenmiştir ve farklılıklar yorumlanmıştır. α-alümina destek malzemesi yüzeyine kaplanan γ-Al2O3 ara tabakası sol-jel yöntemi ile hazırlanmıştır. Destek malzemesi, böhmit (AlOOH) kullanılarak hazırlanan böhmit kaplama çözeltisine daldırılarak kaplanmıştır ve yüzeye kaplanan ince böhmit yapısını γ- Al2O3 yapısına dönüştürmek amacıyla kalsinasyon yapılmıştır. Yüzeyde γ-Al2O3 ara tabakasının elde edildiğini teyitlemek amacıyla XRD ve Termogravimetrik (TGA) analizleri yapılmıştır. İnce, çatlaksız ve düzgün bir γ-Al2O3 ara tabakasını oluşturmak için kaplama süresi (s), PVA, PEG kimyasallarının hacimsel olarak eklenme oranı ve kalsinasyon prosedürü gibi parametreler optimize edilmiştir. Böylece, böhmitle hazırlanan kaplama çözeltisine , %1,2wt PVA, %0,6wt PEG kimyasallarından sırayla hacimce %8 ve %4 eklenmesine, destek malzemesinin 30 saniye kaplama süresinde kaplanmasına ve kademeli ısıtma ile 600°C sıcaklıkta 3 saat kalsinasyon prosedüründe yapılmasına karar verilmiştir.
The production of h.perforatum oil incorporated antibacterial thermoplastic polyurethane (TPU) nanofibre mat

(Graduate School, 2022-06-23) Keskinkaya, Rüya ; Taygun Erol, Melek Mümine ; Güner, Fatma Seniha ; 506161068 ; Chemical Engineering

In the content of this thesis, a novel wound dressing was engineered by combining thermoplastic polyurethane (TPU), fish skin gelatin (FSG) and H.Perforatum Oil (H.P.Oil) via the emulsion electrospinning technique. Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), water contact angle (WCA), water vapour transmission rates (WVTRs) and the fluding handling capacities and solution immersed pH measurements were performed on the obtained TPU mats. In addition incorporation of a bioactive component, like H.P.Oil, into the nanofibre scaffolds, defectless and thin fibres were obtained with roughly 400-500 nm of average fibre diameters, which are suitable to mimic the native Extracellular Matrix (ECM) with these diameters. FTIR results confirmed the interaction between the components and the presence of H.P.Oil within nanofibres. According to WCA measurement, H.P.Oil addition was predicted to contribute to protein adsorption and promote wound healing thanks to increasing surface hydrophobicity on the dressing. The absorbing the exudate and transmitting water vapour performance of the TPU nanofiber mats' were as much as literature data of Versiva® XC® used for moderate to high exudating wounds. H.P.Oil addition decreased the solution immersed pH of the mats to slightly acidic levels, which is optimum for proteinase and cellular activities. The inclusion of H.P.Oil into TPU nanofibre scaffolds promoted antibacterial efficiency against both S.Aeurus and E.Coli bacteria. In conclusion, the produced H.P.Oil encapsulated TPU nanofibre mats indicate a promising dressing candidate for wound dressing application.
Endüstriyel kenevirin(Cannabis sativa L.) dişi çiçeği kullanılarak CBD yağı üretiminin proses tasarım ve simülasyonu

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-07) Günyel, Berk ; Saygılı, Gülhayat ; 506191004 ; Kimya Mühendisliği

Kannabinoidlerin insan sağlığı açısından faydaları ve kullanım alanları tıp bilimi tarafından bilinip her geçen gün yeni özellikleri keşfedilmektedir. Bu uğurda üretime yönelik adımlar ve yatırımlar gerek ülkelerce gerekse de özel firmalar tarafından atılmaktadır. Ayrıca, yakın tarih boyunca yasak olan kenevir üretimi, endüstriyel kenevir için kalkmakta ve yeni yasalarla beraber kenevir bitkisinin türüne göre düzenlemeler yapılmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında ise Türkiye'de üretimi yasallaştırılan ve üretiminin ilerleyen yıllarda ivmelenerek artması planlanan ve artacak olan endüstriyel kenevirin (Cannabis Sativa L.) çiçek kısmı kullanılarak FDA ve GMP regülasyonlarına, limitasyonlarına uygun, ilaç sektöründe hammadde olarak kullanılabilecek, fitoterapik amaçlarla tüketilebilecek CBD yağı üretecek prosesin simülasyonu ve tasarımı yapılmıştır. Proses simülasyonu için ASPEN programı kullanılmıştır. Simülasyon sonucunda ise ekipman tasarımı yapılmıştır. Ekipman tasarımı ve tüm proses tasarımı sonucunda ise ekonomik analiz yapılmış ve sonuçlar irdelenerek Türkiye için kenevir üretimi ve bu üretimle paralel CBD yağı üretimi konusunda öneriler verilmiştir. Türkiyenin kenevir üretim kapasitesi ve atılımları göz önünde bulundurulduğuna ise kimya mühendisliği tasarımı alanında yapılan bir takım kabullerin dışında kaldığı gözlemlenmiştir. Bu gözlemler ve Türkiye'nin içinde bulunduğu özel durum, tez çalışması boyunca detaylıca irdelenmiştir. Proses, hem dünyada üretilen diğer CBD yağları ile rekabet düzeyi yüksek saflıkta hem de kenevir bitkisinin tüm kısımları kullanılarak üretilebilecek diğer potansiyel sektörel ürünler (kağıt, deri, gıda, enerji...) için gereken proseslerle entegre bir proses şeklinde dizayn edilmiş ve bu çerçevede yaklaşılan dünyadaki ilk ve tek proses olma özelliği taşımaktadır. Bu dizayn ile beraber tüm bu proseslerde işletim maliyetinin minimum düzeye inmesi başarılmış ve en kaliteli CBD yağı en ucuz şekilde üretilmiştir. Üretilecek CBD yağı için "Entourage Etkisi" dikkate alınmış ve bu etki perspektifinde kannabinoidlerle beraber terpen yapısı da korunarak bir final ürün elde edilmiştir. Simülasyon ve tasarım boyunca final ürünün CBD, ∆9-THC, CBG profilleri analiz edilmiştir ve elde edilen simülasyonda final ürün CBD yağı olarak hata payı olmadan sistem başarılı bir şekilde simüle edilebilmiştir. Proses simülasyonları boyunca FDA ve GMP limitasyonları gereğince proseste kullanılacak olan çözücü n-hekzan ve etanolün de ppm değerleri irdelenmiş ve izin verilen değerlerin altında kalacak şekilde proses dizayn edilmiştir. Simülasyonla beraber üretilecek CBD yağının içeriği %52.9-%52.4 CBD yağı ve n-hekzan, etanol ppm değerleri sırasıyla n-hekzan için kalıntı dahi kalmayacak şekilde ve etanol için %0.0463 olacağı öngörülmüştür.
Yüksek tuzlulukta endüstriyel fermentasyon atık sularının değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-07) Karabulut, Zeynep Ekin ; Güner Genceli, Fatma Elif ; 506181032 ; Kimya Mühendisliği

Sofra tuzu veya sodyum klorür olarak da bilinen tuz, sodyum ve klorür iyonlarının 1:1 oranında birleşmesiyle oluşan ve NaCl kimyasal formülüne sahip iyonik bir bileşiktir. Ülkemizde ise tuz 4 farklı doğal yoldan üretilmektedir, bu kaynaklar deniz, göl, kaya ve kaynak sularıdır. Deniz ve göllerden tuz üretiminde rüzgar ve güneşin buharlaştırma özelliğinden yararlanılan Solar Evaporasyon yöntemi kullanılmaktadır. Ülkemizde en yüksek kapasiteli tuz üretimi İzmir/Çamaltı ve Balıkesir/Ayvalık tuzlalarında yapılmaktadır. Kaya tuzu üretiminde ise oda-topuk yöntemi kullanılmakta olup ülkemizde 5 adet kaya tuzlasında tuz üretimi yapılmaktadır. Türkiye'de elde edilen tuzun %28'i İzmir Çamaltı'nda deniz suyundan, % 64'ü Tuz Gölü, Seyfi Gölü ve Saray Gölü'nden, geri kalanı kaya tuzu yataklarından oluşmaktadır. Türkiye'deki önemli kaya tuzu yatakları, Çankırı, Yozgat, ve Nevşehir-Gülşehir'de yer almaktadır. Tuz, başta gıda sektörü olmak üzere endüstrinin birçok alanında kullanılmaktadır. Ülkemizde başlıca kullanım alanları ise kireçtaşı ile işlenerek elde edilen Na2CO3 bileşimli "Soda Külü" üretimi, kömürden kükürtün saflaştırılması, seramik üretimi, pestisit üretimi, alçı üretimi ve zeolitlerin yeniden kullanımı gibi alanlarda kullanılmaktadır. Tuzlar endüstriyel faaliyetler sonucu ortaya çıkan atıksularda oldukça önemli miktarlarda bulunabilmektedir. Çözünmüş halde bulunan bu tuzların herhangi bir değerinin olmamasının yanı sıra sularda kirletici rol oynamaktadırlar. İçerisinde çözünmüş tuzlar bulunan bu atıksular genellikle çevreye salınmaktadır ve bu durum oldukça büyük bir ekolojik tehlike faktörü oluşturmaktadır. Bunun yanı sıra, dünya nüfusunun artması ile birlikte suya olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Endüstriyel atıksuların bu şekilde herhangi bir saflaştırma işlemine maruz kalmadan direk proseslerden deşarj edilmesi su tüketimini de arttırmakta olup, küresel ısınmayla birlikte karşı karşıya kalınan susuzluk tehlikesine de zemin oluşturmaktadır. Bu sebeple son yıllarda atık suların arıtılması konulu çalışmalar oldukça önem kazanmıştır. Endüstriyel atık çözeltilerin içerisindeki çözünmüş tuzlardan arınması için birçok yöntem bulumaktadır. Günümüz endüstrisinde en çok kullanılan yöntem evaporatif kristalizasyondur. Bu yöntem suyun çözeltiden buharlaştırılması ve konsantrasyonu artan çözeltiden tuzun çökmesi prensibine dayanır. Ancak bu işlem oldukça enerji-yoğun bir işlemdir. Suyun buharlaşması için gereken enerji oldukça fazladır ve buharlaşma işlemi devam ettikçe çözeltinin konsantrasyonunun artması ile birlikte kaynama noktası daha da yükselir. Bunun bir sonucu olarak suyun buharlaşması için gereken enerji gittikçe artar. Buna benzer bir diğer yöntem de solar evaporasyondur. Solar evaporasyonda güneşin buharlaştırma özelliğinden faydalanarak evaporatif kristalizasyona benzer bir prensible çözelti kristallendirilir. Bu işlem için genellikle evaporasyon havuzları kullanılmaktadır ve bu havuzlardan olası biz sızıntı olması, olumsuz bir çevresel etkisi doğurabilme potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada günümüz dünyasının etkin atık bertarafı ve sürdürülebilirlik bilincine paralel bir ayırma yöntemi olan Ötektik Donma Kristalizasyonu (ÖDK) kullanılmıştır. Ötektik Donma Kristalizasyonu, Donma Kristalizasyonu yöntemlerinden biri olup, içerisinde çözünmüş tuzlar bulunan çözeltilerden suyun ve tuzun kristallendirilerek yerçekimi yardımıyla birbirlerinden ayrılması prensibine dayanan bir ayırma işlemidir. Bu yöntemde çözelti ötektik nokta adı verilen özel noktaya gelene kadar soğutulur, ötektik noktasına gelen çözeltide su ve tuz aynı anda donmaya başlar ve kristalizör içerisinde aynı anda bulunur. Tuzun yoğunluğu ana çözelti ve buzdan daha büyük olduğundan tuz dibe çöker, buz ise düşük yoğunluğu ile yüzeyde kalır. Bu sebeple kristalizasyon işlemi sırasında, ekstra bir ayırma maliyetine gerek olmadan buz ve tuz birbirinden kolaylıkla ayrılabilir. Ötektik Donma Kristalizasyonu, mevcut durumda endüstri tarafından kullanılan evaporatif kristalizasyon gibi ayırma yöntemlerinden daha fazla enerji verimli olma potansiyeline sahiptir. Suyun buharlaştırılması için gereken enerji, dondurulma enerjiden 6 kat daha fazladır. Bunun yanı sıra, dondurma için gereken enerji maliyeti, ısıtma için gereken enerjiden daha ucuzdur. Çalışma kapsamında içerisinde başlıca NaCl tuzu bulunan, ardışık kesikli biyoreaktör sonrası ultrafiltrasyon (UF) ve ters osmoz (RO) ünitelerinden geçirilen endüstriyel turşu üretimi atık çözeltinin, ÖDK yöntemi ile ayrılması için operasyon şartlarının belirlenmesi ve geri kazanılacak tuz kristallerinin ürün karakteristiklerinin tayini için deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu araştırmada ÖDK ile işlenecek atık çözeltisinin öncelikle tuz içeriğine bakılmıştır ve ağırlıkça yaklaşık %3.43 NaCl barındırdığı saptanmıştır. Bu derişim saf NaCl-su sisteminin ötektik noktasından oldukça uzak olduğundan çözeltiye ön derişikleştirme adımı uygulanmıştır. Çözelti 4 aşamada soğutulup, buz kristallerinin oluşup büyümesi sağlanmış, buzlar ardından filtre edilip çözeltiden ayrılmıştır. Çözelti -20.5˚C'ye kadar soğutularak %23.86'lık derişime sahip bir çözelti elde edilmiştir. Derişikleştirilen bu çözelti farklı soğutucu makinası ayar sıcaklıklarında (-28, -30, -32, ve -35 ºC) ötektik noktaya geldikten sonraki farklı bekleme sürelerinde ÖDK işlemine tabi tutulmuş ve kristal büyüme hızları incelenmiştir. Ötektik noktaya deneysel çalışmamızda – 21.7°C civarlarında ulaşılmıştır. Ötektik noktaya ulaşıldıktan sonra çözelti, reaktör içerisinde belli bir süre bekletilerek NaCl kristalleri büyütülmüştür. Ötektik noktaya ulaşmış çözeltiden alınan numunenin ICP-OES ile tayin edilmesiyle ötektik nokta konsantrasyonu %23.86 olarak bulunmuştur ve bu değer saf NaCl-su sistemi için literatürdeki ötektik nokta olan -21.2°C ve %23.3 derişimden bir miktar sapma göstermiştir [1]. Bunun sebebi ise çözeltinin endüstriyel biz çözelti olması ve içerisinde bulunan safsızlıkların çözeltinin ötektik noktasını değiştirmesidir. Deneysel çalışmanın devamında, belirlenen her bir soğutucu akışkan ayar sıcaklık değerinde (-28 °C, -30 °C, -32 °C, -35 °C), ve bu değerlerin her biri sabit alınmak şartıyla farklı bekleme sürelerinde kristallerin büyüme hızları tayin edilmiştir. Bu amaçla endüstriyel tuz çözeltisi, ötektik noktaya ulaşıldıktan sonra reaktör içerisinde belli bir süre bekletilerek büyütülen NaCl kristallerinin resmi optik mikroskop altında çekilmiştir. Görüntülenen kristallerin boyutları Image J programıyla tayin edilmiştir. Her bir deney için az 400 kristalin görüntüleri üzerinden çizim yapılarak her birinin alanı, oradan da kristallerin daire şekline özdeşik olduğu kabulü ile yarıçapları bilgilerine ulaşılmıştır. Farklı sıcaklık değerlerinde ve bekleme sürelerinde kristallerin yarıçap ve büyüme hızı bilgileri tez içerisinde detaylandırılmıştır. Sistemde sağlanılan en yüksek süper doygunluk olan ΔT≈8.3 ºC civarında, yaklaşık 3 saatlik kesikli ÖDK operasyonu sonucunda NaCl kristal yarıçaplarının ortalama 180 µm civarına ulaştığı bulunmuştur. Deneysel çalışmanın kapsamında oluşturulan tuz ve buz kristallerinin safsızlıkları da tayin edilmiştir. Endüstriyel atık tuz çözeltisinin ötektik donma kristalizasyonu ile geri kazanılmasında oluşan tuz ürününe safsızlıkların etkisi, safsızlıkların niceliği, niteliği ve kristal yapısı içerisine girip/girmediği göz önüne alınarak incelenmiştir ve üretilen tuzun kalitesi yorumlanmıştır. Yüksek süper doygunluklarda (∆T) kristalizör etrafında buzlanmanın çok görüldüğünden dolayı, ∆T ≈6 °C civarında seçilmiş ve ötektik nokta belirlemek için uygulanan adımların aynıları uygulanarak buz ve tuz oluşturulmuştur. Ötektik noktada filtre edilip, soğuk odada, önceden soğutulmuş su ile 3 kez yıkanan buz içerisindeki toplam safsızlık miktarının her yıkama sonucunda hızla azaldığı görülmüştür ve bu da oluşan suyun yüksek saflıkta olduğunun ve buz yani suyun akış şeması içerisinde geri döndürülerek örneğin hammadde yıkama amacıyla proses suyu olarak kullanabileceği söylenilebilir. Aynı şekilde ötektik noktada süzülen NaCl tuzu, önceden soğutulmuş saf sodyum klorür çözeltisi ile 3 kez yıkanmıştır. Yıkama sonucunda safsızlık miktarı ektin şekilde azalmış ve toplam safsızlık miktarının 10 ppm'den az olduğu tespit edilmiştir. Bu bilgi, ötektik donma kristalizasyonu ile kristallendirilen NaCl kristallerinin yüksek saflıkta olduğunun göstergesidir. Yukarıda özetlenmiş olan tüm deneysel çalışma adımlarından faydalanarak, bu işlem için bir proses tasarlanmıştır. Proses, donma kristalizasyonu ve ötektik donma kristalizasyonu işlemlerinin ayrı ayrı uygulanacağı iki ayrı kristalizörden oluşan bir kristalizör ünitesi, ve oluşan buz ve tuzun ana çözeltiden ayrılıp saflaştırılması işlemine tabi tutulacağı ve bir ayırma kulesi, iki de bant filtreden oluşan bir ayırma ünitesinden oluşmaktadır. Bu prosese girecek çözeltinin debisinin 1000 kg/h olacağı ve sıcaklığının 20˚C olacağı kabulü yapılmış olup kütle ve enerji denklikleri bu kabule göre yapılmıştır. Bu proses saatte yaklaşık 965.7 kg yüksek saflıkta buz ve 34.3 kg yüksek saflıkta tuz elde etme kapasitesine sahiptir. Tasarlanan bu tesisin enerji gereksinimi 153.71 kWh bulunurken prosesin geri ödemesi ise 1.1 yıl olarak bulunmuştur. Deneysel araştırmayla ilgili ayrıntılı bilgiler Sonuçlar ve Tartışma ile Ekler kısmında verilmiştir.
Hidrojen ayrıştırılması için sülfüre dayanıklı MOF kaplamalı PD bazlı yoğun metal membran geliştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-20) Kalkan, Sevgi ; Gür Gümüşlü, Gamze ; 506191025 ; Kimya Mühendisliği

Bu çalışmada, H2 geçirgen Pd membrana kükürt dayanıklılığı sağlayan UiO-66 kaplamalı membran geliştirilmiştir. UiO-66 tabakanın Pd yüzeyi kükürde karşı koruma seviyesini test etmek için SO2 gaz testi uygulanmıştır. Geliştirilen membran otoklav reaktör içerisinde 2.5 bar basınç ve 150℃ sıcaklık altında SO2 gazına doğrudan maruz bırakılmıştır. Membran yüzeyin SO2 uygulaması öncesi ve sonrası XRD ve FTIR analizleri gerçekleştirilmiş, PdxSy bileşiklerinin oluşumunun engellendiği görülmüştür. Bunların yanı sıra membran üretiminin her aşamasında yüzey değişimleri FTIR sonuçlarıyla desteklenmiş, membran SEM görüntüleri paylaşılmıştır.
Sıvı yakıtlardan indolün giderilmesi için metal organik kafes yapılarından karbon bazlı adsorbanların türetilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-12-15) Bulut, Çağla ; Tüter, Melek ; Bayazit, Şahika Sena ; 506191032 ; Kimya Mühendisliği

Dünya nüfusunun günden güne artmasıyla beraber, enerjiye olan ihtiyacımız da artmaktadır. Fosil yakıtlar ve fosil yakıtlardan üretilen, mazot, benzin, jet yakıtı gibi ürünler bu enerji kaynaklarının başında yer almaktadır. Bu yakıtlar içerisinde çeşitli azotlu ve kükürtlü kirleticiler bulunmakta ve çevre kirliliğinin önlenmesi için bu kirleticilerin yakıtlardan uzaklaştırılması gerekmektedir. Azotlu ve kükürtlü bileşiklerin yakıtlardan uzaklaştırılması için hidrojen kullanımı, ekstraksiyon, oksitleyicilerin kullanımı, adsorpsiyon, biyolojik yöntemler gibi çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler çeşitli avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Örneğin hidrojen ile azot ve kükürt giderme yöntemi, yüksek miktarda hidrojen tüketen ve pahalı katalizörler gerektiren bir yöntemdir. Biyolojik yöntemde kullanılan bakteriler ise çevreye karşı hassas olmakla birlikte çok fazla literatür çalışması bulunmayan bir yöntemdir. Adsorpsiyon ise basit işletme teknolojisi, çevre dostu olması ve adsorban çeşitliliği sayesinde tercih edilen bir yöntemdir. Adsorban olarak, metal organik kafesler de dahil olmak üzere, killer, zeolitler, aktif karbon gibi çeşitli adsorbanlar kullanılabilmektedir. Metal organik kafeslerin, geniş yüzey alanı, farklı gözenek boyutuna sahip olabilmeleri gibi avantajları bulunmaktadır. Ayrıca, sentezlerinde kullanılan metal ve organik kısımların da çeşitli olması metal organik kafeslere olan ilgiyi arttırmaktadır. Bu çalışmada, UiO67 metal organik kafesin farklı sıcaklık ve sürelerde azot atmosferi altında ısıl işlemden geçirilmesiyle türetilen adsorbanların azotlu bir bileşik olan indolün giderilmesinde kullanılması amaçlanmıştır. UiO67 metal organik kafesi metal kısım olarak zirkonyum, bağlayıcı olarak H2BDC (teraftalik asit), H2PDC (4-4'-bifenil-dikarboksilik asit) ve çözücü olarak DMF (dimetil formamid) kullanılarak sentezlenmiştir. UiO67, 400°C ve 600°C'de 2 ve 6 saat süreyle kül fırınında azot atmosferi altında ısıl işlemden geçilerek UiO67-400(2), UiO67-400(6), UiO67-600(2), ve UiO67-600(6) karbon bazlı adsorbanlar türetilmiştir. Elde edilen adsorbanların karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometresi (FTIR), termogravimetrik analiz (TGA) ve X-ışını difraktometresi (XRD) analizleri gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon işlemlerinde model yakıt olarak kullanılmak üzere [oktan:paraksilen(3:1)] karışımı hazırlanmıştır. Hazırlanan model yakıt içerisine konsantrasyonu 10 mg/L olacak şekilde indol eklenmiştir. Adsorpsiyona etki eden adsorban miktarı, adsorpsiyon süresi, sıcaklık, başlangıç adsorbat konsantrasyonu parametreleri araştırılmış; kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirilmiştir. FTIR analizlerinde 400°C'de ısıl işlemden geçirilerek türetilen adsorbanlarda benzen halkası bağlanma bölgesinde (C=C) şiddetli pikler gözlemlenmiştir. Bu durum 400°C'de adsorbandaki nem, organik bağlayıcılar gibi safsızlıkların uzaklaştırıldığını ve aktif bir adsorban türetildiğini göstermektedir. SEM analizlerinde UiO67 adsorbanında küçük kristal yapılar gözlemlenmiştir. Diğer türetilen adsorbanların SEM analizlerinde ise yüzeylerinin düzensiz ve heterojen bir yapıda olduğu görülmüştür. TGA analizlerinde, 500°C sıcaklıktan sonra adsorbanlarda büyük miktarda ağırlık kaybı meydana geldiği gözlemlenmiştir. Adsorban miktarı çalışmalarında, en yüksek adsorpsiyon kapasiteleri 1 mg adsorban miktarında hesaplandığı için adsorpsiyon çalışmalarında 1 mg adsorban kullanılmıştır. Adsorban-adsorbat temas süresi çalışmalarında, adsorbanların adsorbat ile dengeye gelme süresi 120 dakika olarak belirlenmiş ve adsorpsiyon deneyleri 120 dakika süreyle gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık etkisi çalışmalarında, en yüksek adsorpsiyon kapasiteleri 25°C de hesaplandığı için indol adsorpsiyonu 25°C sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. İzoterm çalışmalarında, 400°C'de ısıl işlemden geçirilerek elde edilen adsorbanların adsorpsiyon kapasitelerinin azot atmosferi altında ısıl işlemden geçirilmemiş UiO67'ye göre daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. 600°C'de ısıl işlemden geçirilerek türetilen adsorbanlarla ise adsorpsiyonun diğer adsorbanlara göre daha yavaş dengeye geldiği gözlemlenmiştir. Kinetik çalışmalarında indolün UiO67 ve UiO67'den türetilen karbon bazlı adsorbanlar üzerine adsorpsiyonun yalancı birinci kinetik model ile; izoterm çalışmalarında Freundlich ve Dubinin Radushkevich modelleriyle uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır. Desorpsiyon çalışmalarında UiO67-600(6) adsorbanı üzerindeki indol %58.59 verimle giderilmiştir. Geri kazanılan UiO67-600(6) adsorbanıyla yapılan ikinci adsorpsiyonda ise başarılı bir sonuç elde edilememiştir.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri