Kimya Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 349
  • Öge
    Boraks pentahidratın akışkan yatakta kalsinasyonu ile susuz boraks üretimi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1994) Şahin, Ömer ; Bulutçu, Nusret ; Kimya Mühendisliği ; Chemical Engineering
    Bu çalışma, akışkan yatakta boraks pentahidratın dehidrasyonu ile susuz boraks elde edilmesini incelemek amacıyla yapılmıştır. Dehidratasyonun kolay olması amacıyla boraks dekahidrat yerine pentahidrat kullanılmıştır. Boraks pentahidrat akışkan yatakta homojen bir karışımdan dolayı fırındaki dehitratasyona nazaran daha düşük sıcaklıklarda susuzlaştırılmaktadır. Sabit sıcaklıklarda yapılan dehidratasyonlarda 350 °C de boraks pentahidratın sinterleşmesi sebebiyle önce sabit ısıtma hızıyla kalsinasyon yapılmış ve 450 °C de % 99'luk Na2B4O7 elde edilmesine rağmen bir sinterleşme gözlemlenmemiştir. Daha sonra kademeli kadememli ısıtmayla boraks pentahidratın dehidratasyonu incelenmiştir. Buna göre bir ön kademeyle dehidratasyona uğratılan boraks pentahidrat önce trihidrat ve monohitrat seviyesine gelmekte ve kalsinasyon tamamlandığında % 99.9 Na2B4O7 içeren bir ürün elde edilmiştir.
  • Öge
    Investigation drug loading on LTA- and MFI-Type zeolites using computational and experimental approaches
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Keleş, Özlem ; Levitas Kürkçüoğlu, Ayşe Özge ; Kimya Mühendisliği
  • Öge
    Self-healing cellulose-enhanced pectin-based hydrogels for wound dressing applications
    (Institute of Science And Technology, 2021-06-25) İyisan, Nergishan ; Güner, Fatma Seniha ; 506191021 ; Chemical Engineering ; Kimya Mühendisliği
    Chronic wounds are the wounds that were stuck in one of the wound healing stages and require proper wound care with protection from microorganisms and providing a suitable environment for the healing. Ideal wound dressings should have certain features such as creating a moisturized environment, allowing gas transmission, providing mechanical protection, removing excess exudates, and relieving the pain. Hydrogels, cross-linked polymers, are very promising for providing these characteristics as wound dressings. The purpose of this study is to synthesize pectin-based hydrogel wound dressings for sore, and inflammatory chronic wounds which control releases local anesthetics. In situ gelation of the hydrogels on the wound, the surface is aimed by pouring pectin solution on top of the cross-linker solution. In this study, pectin polymer was cross-linked with calcium chloride (CaCl2) and the drug was loaded by the mixing method. As a local anesthetic drug, lidocaine was used. Sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) was added not only for its high fluid uptake capacity and wound healing effects, but also for managing the viscosity of cross-linker solution in order to prevent slipping from the wound surface. Glycerin was used as a plasticizer. The effect of CaCl2 and NaCMC amounts on drug release behavior was investigated. For the purpose of designing a proper wound dressing, synthesized hydrogels were characterized by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscope (SEM), and rheometer. Their swelling behaviors and drug release profiles were determined and self-healing properties were also tested. The presence of the drug, NaCMC, and glycerin in the synthesized hydrogels was confirmed by FTIR analysis. According to the DSC study, the addition of NaCMC increased the glass transition temperature of the samples. Rheological characterization was performed for the samples containing different amounts of NaCMC and CaCl2. Firstly amplitude sweep tests were conducted in order to determine the linear viscoelastic region (LVE) and then frequency sweep tests were performed to obtain storage moduli (G') and loss moduli (G'') in the LVE range with a constant strain of 0.05%. Frequency sweep tests demonstrated that all the samples have gel-like structures with storage moduli greater than loss moduli. It was determined that the loss and storage modulus increased with increasing amounts of NaCMC and CaCl2 in the hydrogels. The damping factor values were also investigated. It was determined that increasing the CaCl2 amount decreased the damping factor up to a certain point, by strengthening mechanical properties. Likewise, the increase in NaCMC has a strengthening effect on the mechanical properties. The swelling behavior of the hydrogel samples was examined in a buffer solution that mimics the chronic wound environment. In hydrogels containing different amounts of CaCl2, the swelling ratio decreased as the amount of CaCl2 increased. In the samples containing different amounts of NaCMC, it was determined that increasing NaCMC increases the swelling ratio. While other hydrogels degraded earlier, hydrogels containing high amounts of NaCMC were able to maintain their integrity for 5 days. Drug release profiles of these samples were also obtained in a buffer solution mimicking the wound environment, and it was observed that the samples released approximately 90% of the loaded drug. The drug release rate slowed down as the CaCl2 amount increased. Also, the hydrogels had a more controlled release in the presence of CMC. In the self-healing experiments of pectin hydrogels, the ability to heal the damage caused by cutting and puncturing the samples at the 20th minute of synthesis was investigated. Hybridization was carried out with another hydrogel synthesized in the same way. As a result of this study, it was seen that the samples containing NaCMC repaired the broken bonds faster. Hybridization occurred successfully after the samples were completely dried, and it was observed that the integrity of the hydrogels was preserved when they were immersed in water. In conclusion, the formulation with the high swelling ability and better mechanical properties was determined for wound dressing applications. Combined usage of NaCMC and pectin seems very promising to improve the performance of wound dressings due to their reinforced mechanical properties and high fluid retention capacities.
  • Öge
    Karbon dioksit ayırma amaçlı ince film kompozit/nanokompozit membranların hazırlanması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021-06-15) Büyükolca, Gülen ; Ersolmaz, Şerife Birgül ; 506141009 ; Kimya Mühendisliği ; Chemical Engineering
    Yüksek atmosferik karbon dioksit konsantrasyonu ekolojik dengeyi bozan ve iklim değişikliğine yol açan küresel ısınmaya neden olur. Küresel ısınmanın etkilerini tamamen durdurmak imkansızken bu etkileri çeşitli seçeneklerle azaltmak mümkündür. Bu seçeneklerden biri, baca gazlarından karbon dioksitin tutulması ve daha sonra yeraltında saklanması yoluyla sera gazı emisyonlarının azaltılmasıdır. Fosil yakıtlar içerisinde en temiz enerji kaynağı olarak bilenen doğal gaz yeryüzüne çıkarıldığında kaynağına bağlı olarak %5-35 arasında karbon dioksit içerebilmektedir. Karbon dioksit, gazın ısıl değerini düşürmesinin yanında, su varlığında asidik hale geldiğinden boruları ve diğer ekipmanları aşındırabilir. Sıvılaştırılmış doğal gaz durumunda ise donabilir, boru hattı sistemini tıkayabilir ve nakliye sırasında arızalara neden olabilir. Bu nedenlerle, boru hatlarına beslenmeden önce, karbon dioksitin doğal gazdan ayrılması gerekmektedir. Doğal gazın karbon dioksit içeriğinin %1'in altında olması istenmektedir. Dünya genelinde doğal gaz tüketimi yılda 3,1 trilyon metreküpün üzerindedir ve doğal gaz saflaştırması en büyük endüstriyel gaz ayırma uygulamasıdır. Karbondioksitin tutulması için kullanılan geleneksel yöntem amin absorpsiyonudur. Bu işlem, büyük tesisleri, yüksek yatırım maliyetlerini ve amin çözücülerin rejenerasyonunu gerektirir ve besleme bileşimindeki değişiklikler için uygun değildir. Ayrıca bu teknoloji küçük ölçeklerde uygulanamaz. Amin absorpsiyonunun aksine membran teknolojileri daha esnek bir tasarıma ve daha düşük yatırım maliyetine sahiptir. Kolay olması, düşük enerji gereksinimi ve çevre dostu olması sayesinde membran esaslı gaz ayırma, gaz ayırma teknolojilerinin içinde öne çıkmaktadır. Membran ayırma prosesleri, bir karışımdaki bir veya daha fazla bileşenin bir itici güç yardımıyla seçici geçirgen bir tabakanın bir yüzeyinden diğer yüzeyine taşınması ve böylece karışımdan ayrılması prensibine dayanır. Bir membranın etkin ayırma yapabilmesı için öncelikle yüksek seçicilik ve yüksek geçirgenlik göstermesi beklenir. Membran malzemesi olarak düşük üretim maliyetleri ve kolay işlenebilir olmaları nedeniyle polimerler öne çıkmaktadır. Membran gaz ayırma proseslerinde kullanılan polimer membranların performansı seçicilik-geçirgenlik ödünleşmesi ile sınırlandırılmıştır. Buna göre, seçiciliği yüksek olan polimerlerin geçirgenliği düşük olur ya da tam tersidir. Membran marketinin hızla büyümesi polimerik membranların gerek seçici geçirgenliklerinin ve gerekse ısıl ve kimyasal dayanıklılıklarının geliştirilmesi yönündeki çabaları arttırmaktadır. Polimer membranların performanslarını arttırmak için kulanılan bir yöntem polimer matrisine dolgu malzemelerinin eklenmesidir. Bu amaçla karbon elekler, karbon nanotüpler, zeolitler ve son zamanlarda metal organik kafesler (MOFlar) gibi nanogözenekli malzemeler kullanılmaktadır Bu dolgu malzemelerinin, tek başlarına kullanılmaları istendiğinde, kusursuz, tek parça halinde ve geniş yüzey alanına sahip membranlar halinde hazırlanmalarında zorluklar bulunmaktadır. Polimer matrisi içerisine eklendiklerinde ise polimerlerin kolay işlenebilirlik ve geniş yüzey alanında hazırlanabilme özellikleri ile nanogözenekli malzemelerin üstün ayırma özellikleri birleştirilebilmektedir. Karışık matrisli membran (MMM) adı verilen bu hibrit yapıların hazırlanmasında son yıllarda yürütülen çalışmalarda MOF-5, Cu-BTC, ZIF-8, ZIF-90, UiO66 gibi MOFlar kullanılmıştır. Ticari gaz ayırma membranları yüksek akı elde edebilmek için ince film kompozit yapıda üretilirler. İnce film kompozit membranlar çok tabakalı yapıda olup, çoğunlukla yaklaşık 50 µm kalınlığında seçici olmayan gözenekli bir destek tabakası üzerinde 200-1000 nm kalınlığında ince bir bir yoğun seçici tabakadan oluşur. İnce seçici tabaka geçmesi istenmeyen molekülleri engellemek üzere tasarlanır ve saf polimerik yapıda olabildiği gibi nanoboyutta dolgu malzemelerinin kullanıldığı karışık matrisli yapıda da olabilir. Bu seçici tabakanın kimyasal ve fiziksel yapısı farklı ayırma uygulamalarına yönelik tasarlanır. Karışık matrisli yapıda seçici tabaka içeren bu membranlara ince film nanokompozit membran adı verilmektedir. Bu çalışmada, baca gazından ve doğal gazdan karbondioksit ayırma amaçlı ince film kompozit/nanokompozit membranlar hazırlanmıştır. Kompozit membranlar gözenekli destek membranları üzerinde döküm-evaporasyon yöntemi ile, destek membranları ise bir poliimid olan Matrimid ticari polimerinden faz evirme yöntemi ile hazırlanmıştır. Destek membranlarının ayırıcı tabakanın oluşturulması sırasında kullanılan çözücüye karşı dayanıklı olmasını sağlamak amacıyla m-xylenediamine kullanılarak kimyasal çapraz bağlama işlemi uygulanmıştır. Çapraz bağlanma Fourier dönüşümlü infrared spektrometre (FTIR) ile incelenmiştir. Ayırıcı tabaka polimeri olarak polieterimid (Ultem 1000) ticari polimeri, nanokompozit membranlarda seçici dolgu maddesi olarak ZIF-8 seçilmiştir. Sınırlayıcı gözenek açıklığı 3.4 Å olan ZIF-8'in kinetik çapı 3.3 Å olan CO2'in geçişine izin verirken kinetik çapları sırasıyla 3.6 ve 3.8 Å olan N2 ve CH4 geçişini zorlaştırması beklenmektedir. ZIF-8 kafeslerinin çapı 11.4 Å olup kafeslere giren CO2 moleküllerini adsorplama kapasitesinin oldukça yüksek olması ve aynı zamanda yüksek geçirgenlik vermesi beklenmektedir. ZIF-8 nano tanecikleri hidrotermal yöntemle sentezlenmiş ve X-ışını kırınımı (XRD) yöntemi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Ayrıca kontrol membranı olarak yoğun ve simetrik yapıda saf polimer ve karşık matrisli membranlar hazırlanmıştır. Kontrol membranları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan tüm membanların morfolojileri SEM analizleri ile, CO2/N2 ve CO2/CH4 ayırma performansları ise sabit hacim-değişken basınç prensibi ile çalışan bir gaz geçirgenlik sisteminde 35°C ve 4500 mbar besleme basıncında ölçülmüş ve ideal seçicilikleri geçirgenlik katsayılarının oranı şeklinde hesaplanmıştır. Hazırlanan ince film kompozit membranların seçici tabaka kalınlıkları ortalama 3-5 µm civarında olmuştur. İnce film kompozit membranın seçiciliğinin kontrol membranı olarak hazırlanan yoğun simetrik membran ile uyumlu olduğu görülmüştür. Buna karşın birim zamanda birim alandan birim basınç farkında geçen gaz miktarı olarak tanımlanan permeans değerinde 27 kat artış elde edilmiştir. Karışık matrisli yoğun membranlarda yer yer ZIF8 taneciklerinin topaklandığı ve bu nedenle taneciklerin polimer tarafından iyi sarmalanmadığı görülmüştür. Bu duruma çözücünün uçurulması sırasında buharlaşma hızının yüksek olmasının katkısı olduğu düşünülmektedir. İnce film nanokompozit membranlarda kontrol membranlarına kıyasla daha yüksek permeans değerleri elde edilmiştir ancak ZIF-8 taneciklerinin ayırıcı tabaka içerisinde aglomerasyonu nedeniyle seçiciliklerde bir miktar düşme görülmüştür.
  • Öge
    Fabrication of amino acid functionalized CNT/polyamide thin film nanocomposite desalination membranes
    (Institute of Science And Technology, 2018-12-17) Güvensoy, Aysa ; Ersolmaz, Şerife Birgül ; 506161005 ; Chemical Engineering ; Kimya Mühendisliği
    Water sustainability has become a worldwide concern due to limited natural resources and population growth. Considering that saline water constitutes nearly 97% of the total resources, the water demand of agricultural, industrial, and energy sectors leads to a growing interest in the desalination of seawater and brackish water. Reverse osmosis (RO) which constitutes approximately 65% of the worldwide desalination capacity has emerged as the leading technology for potable water production. Polyamide-based thin film composite (TFC) membranes are extensively used in RO due to their superior separation performance; however, there are still important limitations such as permeability-selectivity trade-off, rejection of small and neutral species, and susceptibility to fouling. Thin-film nanocomposite (TFN) membranes have become a widely used approach to overcome the limitations of conventional TFC membranes. These mixed matrix membranes are prepared by the incorporation of various nanomaterials into the thin selective layer. Carbon nanotubes (CNTs) stand out as a potential TFN material due to their unique water transport properties. Experimental and computational studies suggest that functionalization of CNT tips may improve ion rejection as well. In this study, the effect of amino acid-functionalized carbon nanotubes on the structure, morphology, and separation performance of TFN membranes was investigated. Inspired by the structure of biological aquaporin channels, asparagine (Asn) amino acid was used as a functional group in order to improve water permeability and salt rejection. The second amino acid, 8-aminocaprylic acid (ACA) was used due to its bulky structure in order to create steric hindrance for ions by narrowing the entrance of CNTs. Amino acid functionalization of carboxylated CNTs (COOH-CNTs) having an average inner diameter of 1 nm was carried out via carbodiimide mediated reaction and confirmed by TGA, XPS, and Raman spectrometry analyses. TFN membranes were prepared in two steps: First, functional CNTs dispersed in water by means of surfactant and centrifugated to remove large CNT bundles and impurities. Then CNT dispersion was vacuum-filtrated through the pores of the support layer in order to provide partial alignment. Second, the selective polyamide layer was synthesized via interfacial polymerization between MPD and TMC monomers. TFC membranes were also synthesized under identical conditions for comparison. Resulting TFC and TFN membranes were characterized by FTIR, XPS, SEM, AFM, polarized Raman spectrometry, water contact angle measurements, and performance tests. TFN membranes were prepared with COOH-CNT loadings of 2.4, 1.2, 0.6, and 0.3x1013 CNTs/cm^2 in order to determine optimum CNT loading. XPS, SEM, AFM, and polarized Raman analyses showed that concentration of CNT significantly affects dispersion and alignment of CNTs inside the polymeric matrix as well as homogeneity, thickness, and the crosslinking ratio of polyamide layer. In addition, COOH-CNT incorporation decreased hydrophilicity of surface indicated by high water contact angles for all loadings and surface roughness slightly increased as well. Based on salt rejection and water flux as well as structural and morphological properties, optimum CNT loading was determined as 0.6x10^13 CNTs/cm^2. Then, TFN membranes containing Asn-CNTs and ACA-CNTs were prepared at this loading and compared with TFC and TFN membranes containing COOH-CNTs. Asn amino acid was thought to increase the compatibility of CNTs with polyamide, leading the formation of a thin, homogeneous polyamide layer having a similar surface with TFC. Asn also significantly increased surface hydrophilicity compared to COOH due to its high hydrogen-bonding capacity. The use of asparagine as a functional group improved average water flux from 21.1 to 26.5 LMH and average salt rejection from 97.8% to 98.3% compared to TFC membranes. On the other hand, ACA amino acid resulted in a morphologically different polyamide layer, possibly having pin-hole defects and a reduced crosslinking ratio. The bulk structure of the molecule did not provide expected steric hindrance and caused a slight decrease in both water flux and salt rejection.