LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 48
-
ÖgeInvestigation of PD-CU alloying application in pd-based dense metallic membranes with h2 and sulfur interaction(Graduate School, 2024-08-28)Energy consumption is increasing day by day all around the world as a result of rise in human population, civilization and quality of social life. Almost 77% of energy is produced from fossil fuels which negatively impacts our environment. To prevent the hazards of fossil fuels, the governments, industries and scientific world are trying to find better alternatives which are sustainable. Hydrogen is a strong candidate as an sustainable energy carrier due to its renewability, high energy content and high efficiency. However, hydrogen cannot be found in pure state naturally. It is generally found in mixture with different gases such as N2, CO, CH4, and CO2. Therefore, to utilize hydrogen in energy production such as in fuel cells, it is crucial to separate and purify it from these gas mixtures. There are different commercially available techniques such as pressure swing adsorption (PSA) and cryogenic distillation which require intense energy. Therefore, membrane separation technology has received more attention than other processes since it consumes less energy. Advanced membrane technology is also cost-effective for extracting pure hydrogen from a stream with low purity or low pressure, compared to PSA or cryogenic technologies. The properties of membranes affect the hydrogen yield at the end of the process, so they must possess excellent chemical, thermal and mechanical stability, high hydrogen permeability, and be cost-effective to prepare, energy efficient, and durable. Dense metallic Pd membranes have demonstrated great potential to achieve ultra-high pure hydrogen via separation from gas mixtures. However, susceptibility of Pd to sulfur poisoning and expensive production cost are common drawbacks for these membranes. Therefore, to decrease the cost and to create a surface which is sulfur-tolerant, Pd can be combined to form an alloy with other metals. In this study, palladium-copper alloy surfaces on support were prepared using sequential electroless plating (ELP) method due to low cost and high sulfur resistance of these alloys. α-Al2O3 was used as support material. Prior to plating, α-Al2O3 supports were cleaned, dried and then activated with Pd seeds. Following the seeding, activated supports were plated first with Pd and then, with Cu on Pd plated layer. The total plating time of Pd was 3 hours which was followed by 30 minutes, 1 hour and 3 hours of Cu plating. In some experiments, the plating procedures were repeated several times. Different drying temperatures were applied between these sequential plating procedures in oven. At the end of the deposition procedures, the supports contains both Pd and Cu were annealed under stagnant gas. Annealing is crucial to create a well-mixed Pd-Cu alloy. It was observed that as Cu layer thickness increased, the total annealing time and temperature had to be increased to provide enough driving force and time for Pd atoms to diffuse into Cu layer to create a well-mixed alloy. Our experiment results show the correlation between the film thickness and total annealing time which is directly proportional to achieve well-mixed Pd-Cu alloy. The total annealing time was found as 96 hours to create an FCC Pd-Cu alloy at 600 °C for 3 hours Pd and maximum 1 hour Cu deposition. However, these time and temperature conditions are not sufficient for the samples were undergone several 3 hours depositions such as 3 times 3 hours Pd deposition then 3 hour Cu deposition. Besides sulfur resistance of Cu, metal organic frameworks are also promising for gas separation processes with their good properties to prevent the sulfur poisoning of surface. They have variety of applications and this is one of them. Therefore, as a final step, UiO-66 (Zr) was plated on the Pd-Cu surfaces by growing the frameworks on the membrane surface. UiO-66 was preferred for the studies because of its high working capacity, good selectivity, cost-effective regenerability, and ease of modification. Through experimentation, a correlation was observed between the amount of Cu and the MOF deposits on the surface: when Cu amount is higher, the surface has a better characteristic to coat MOF. The Pd-Cu samples and MOF coated Pd-Cu samples were subjected to sulfur environment at 250-300 °C for 3 hours. SEM-EDS analysis was employed to characterize the surface morphology of the samples and determine the composition. According to SEM-EDS results, the chosen samples were also characterized by XRD to validate alloy formation and monitor changes in crystal structure upon sulfur exposure.
-
ÖgeEnzymatically synthesized poly(δ-valerolactone) and poly(δ-valerolactone) nanohybrid usage in controlled drug delivery systems(Graduate School, 2025-01-23)There is an increasing interest for the biopolymers these days, because oppose to synthetically/artificially formed ones, they are generated by renewable resources. It is clear that with the increasing population and the times when we need to pay more attention to the world's depleting resources, why the people are tending to use biopolymers instead of synthetic polymers, which are petroleum-based. In other words, with the developing technology, oppose to fossil resources, which are very traditional, people started to care to eliminate their carbon footprint. In order to make this valuable approach happen, they beginned to use natural resources. Due to their better biodegradability, reproducable, biocompatibility and chemical degradability, they indicate non-toxicity and they have low-weight. These qualities lead them to be used in not only packaging, textile, medical, agricultural industries, but also wearable devices, sensors and mostly in drug delivery systems. Due to their many benefits, including biocompatibility, nontoxicity, thermoplasticity, semi-crystalline and hydrophobic form, flexibility, along with controlled decomposition, PVL is an intriguing option and frequently utilized in biomedical implementations. PVL is a fundamental component in the production of anthracycline type of antibiotics and the controlled medications (like doxorubicin (DOX)), which are prescribed to avoid different types of cancer. Nanohybrid systems are composite substances constructed up of two or more different nanoscale constituents that are closely joined or blended at the molecular or atomic scale. When these elements are combined, a fresh substance with specific qualities that may be superior to those of the constituent parts individually can be produced. The resultant nanohybrids frequently show mutually beneficial impacts, which enhance efficiency across a range of applications. Having particle sizes varying from one to thousand µm in diameter, microspheres are a form of particle dispersion mechanism, where molecules of drug are incorporated in a polymer matrix by adsorption or dispersion. Numerous medical compounds, including peptides, proteins, nucleic acids and molecules of small size medicine could be encapsulated in microspheres and have the relevant therapeutic properties. The microspheres have garnered a lot of interest lately upon account of their tiny size of particles, unique surface features, and substantial surface-to-volume ratio. Chalcones are polyphenolic chemicals of various structures found in plants. There are several possible uses for chalcone-based compounds, including antibacterial, antiviral, antioxidant, anti-inflammatory, antidiabetic, antiulcer, anticancer properties. The remarkable chemical structure and intriguing pharmalogical properties of trans-chalcone (TC), also known as 1,3-diphenyl-2-propen-1-one, make it a prominent focus of scientific investigation alongside other chalcones. In this study, physical adsorption was employed in the first part to immobilize lipase on surface-modified rice husk ash (RHA) to be used in enzymatic ring opening polymerization. The silica based material underwent surface modification when amine groups were added to its surface by utilizing 3-aminopropyltriethoxysilane (3-APTES). Then, pysical adsorption methodology was used to immobilize the free form of Candida antarctica lipase B. By using the monomer ratios from prior study, poly(δ-valerolactone) and poly(δ-valerolactone) nanohybrid were generated by enzymatic ring opening polymerization. The reactions are conducted at 80oC for 24 hours to get the highest molecular mass for both polymer and nanohybrid. These resultant materials were ultimately found to be applied in the fabrication of microspheres. As following, the methodology of O/W emulsion was employed to fabricate TC-loaded PVL microspheres, TC-loaded PVL nanohybrid microspheres, drug-free PVL microspheres and drug free PVL nanohybrid microspheres. Afterwards, drug release mechanism of these fabricated microspheres were investigated. For this investigation, with three different PVA concentrations (0.1, 0.5, 1 (w/v)% ), there different TC:PVL ratio (10, 20, 40%) and TC:PVL nanohybrid ratio (10, 20, 40%) have been evaluated in order to ascertain greatest encapsulation efficiency, and thereby drug release profile. To define the thermal, chemical and mechanical properties, TGA, DSC, SEM and XRD were applied to these microspheres. The greatest encapsulation efficiencies were observed with specimen A-2 (1% PVA and 20% ratio of TC:PVL) as 98.6 ± 8.4 (%) and specimen C-2 (1% PVA and 20% ratio of TC:PVL nanohybrid) as 82.7 ± 6.4 (%). This research, also demonstrates that drug release mechanisms are not affected majorly by the pH-changes. The DSC analysis shows that addition of TC into microspheres has lowered the melting points but there were no any extra TC-peak on the curves, so it is concluded that TC is successfully encapsulated and molecularly dispersed into PVL and PVL nanohybrid microspheres. TGA analyses were used to compare the thermal degradation pattern of drug-free and TC-loaded PVL microspheres with PVL. Additionally, TGA analyses were used to compare the thermal degradation pattern of drug-free and TC-loaded PVL nanohybrid microspheres with PVL nanohybrid. Decompositions and weight losses have been evaluated and interpreted based on the scientific literature and the analyses that were conducted. The chemical groups that indicate the existence of TC, PVL, TC-loaded PVL microspheres, drug-free PVL microspheres, PVL nanohybrid, TC-loaded PVL nanohybrid microspheres, and drug-free PVL nanohybrid microspheres were all observed by using FT-IR as characterization technique. Since FT-IR spectras are alike, it shows that TC was determined to be encapsulated within the microspheres. XRD analyses were used besides to several other characterizations to investigate the impact of TC loading on the crystalline structures and the crystallinity of microspheres. The SEM images reveal that every single one of the microsphere formulations had spherical shape. To observe the drug release behaviour of the microspheres fabricated in various surroundings, pH-dependent drug release investigations were conducted in the present research by employing two pH levels that were 5.6 and 7.4. The total cumulative release of TC was enhanced by the PVL microsphere formulations, reaching 42.1% in pH 7.4 ambient and 43.5% in pH 5.6 ambient. Moreover, the total cumulative release of TC was enhanced by the PVL nanohybrid microsphere formulations, reaching 39.4% in pH 7.4 ambient and 34.2% in pH 5.6 ambient. The TC release was conducted for an overall duration of 744 hours in each case. Finally, the release kinetics were examined. The release was found to be compatible with the kinetic model of Korsmeyer-Peppas. All microsphere formulations had TC release that was controlled by Fickian diffusion, according to the calculated n value. In conclusion, the goal of this study is to develop new controlled drug delivery systems by integrating a transchalcone into biological in origin polymeric carriers. A biocompatible, environmentally friendly, high-molecular-weight polymer and nanohybrid containing home-made immobilized enzymes that are compatible for human body will be produced in order to fabricate microspheres. Transchalcone will be incorporated with the polymer and nanohybrid generated by biocatalyst for use in therapy. Following the completion of all characterization tests and investigation of drug release profiles, it can be clearly said that this research's findings suggest that PVL microspheres or PVL nanohybrid microspheres may find implementation in prolonged therapeutic applications.
-
ÖgeYüksek tuzlulukta endüstriyel fermentasyon atık sularının değerlendirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-07)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.
-
ÖgeGün ışığı altında fotokatalitik yöntemle atık sudan siprofloksasin (CIP) giderilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-01-24)Su kirliliği küresel bir sorun olup günümüzde kritik bir noktaya ulaşmıştır. Su kirliliğinin nedenlerinden biri olan farmasötik kirleticilerin sağlık ve çevresel etkileri dikkate alınması gereken su kirleticileridir. Siprofloksasin (CIP), yaygın kullanımı nedeniyle su kaynaklarında en sık tespit edilen antibiyotiklerden biridir. CIP'in çevrede uzun süre kalıcı olması ve ekosistemdeki mikrobiyal topluluklar üzerindeki olumsuz etkileri dikkate alındığında atık sulardan giderilmesi gerekmektedir. Hidroksiapatit (HAp), (Ca10(PO4)6(OH)2), yüksek adsorpsiyon kapasitesi, asit-baz ayarlanabilirliği, iyon ayarlanabilmesi, iyon değiştirme kapasitesi ve termal kararlılık gibi önemli özellikleri nedeniyle su kirliliği giderimi ile ilgili çalışmalarda sıklıkla kullanılan bir biyomateryaldir. Grafen Oksit (GO), çevresel iyileştirme uygulamaları için tercih edilen bir malzemedir. GO, sudaki kirleticiler için adsorbe edici alanlar sağlayan hidroksil, karboksil ve epoksi grupları gibi çeşitli fonksiyonel gruplardan oluşmaktadır. GO, düşük maliyeti, kolay işlenebilmesi, çevre dostu olması ve biyouyumluluğu açısından karbon bazlı adsorban malzemeler arasında öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, atık sulardan CIP'in giderilmesi için farklı konsantrasyonlarda GO içeren HAp-GO fotokatalizörleri hazırlanmıştır. Hazırlanılan HAp-GO fotokatalizörleri FTIR kullanılarak karakterize edilmiştir. En uygun koşulların belirlenmesi için başlangıç ilaç konsantrasyonu, HAp-GO fotokatalizöründeki GO miktarı, ortam pH'ı ve çalkalama hızı parametre olarak belirlenmiştir. Deney tasarımı yöntemlerinden biri olan "Box-Behnken" kullanılarak Minitab programı ile deneyler tasarlanıp gerçekleştirilmiştir. Her bir deneyde, 50 mg HAp-GO kullanılarak 50 mL ilaç çözeltisi ile çalışmalar yürütülmüştür. Elde edilen deneysel sonuçlar Minitab programı kullanılarak değerlendirilmiştir. Numuneler arasında 150 mg GO içeren HAp-GO fotokatalizörü en iyi fotokatalitik performansa sahip çıkmıştır. Ortam pH'ı 7, başlangıç CIP konsantrasyonu 10 ppm, 150 mg GO ile hazırlanan HAp-GO fotokatalizörü ve çalkalayıcı hızı 125 rpm koşullarında siprofloksasin giderim verimliliği %94,7 olarak hesaplanmıştır. En yüksek verim alınan fotokatalizörün (HAp-150 GO) FTIR, SEM, XRD, Zeta potansiyel analizleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. Çalışma sonucunda GO ilavesinin HAp'ın fotodegradasyon kapasitesini arttırdığı, HAp-GO'nun CIP degradasyonu için fotokatalizör olma potansiyeline sahip olduğu gözlenmiştir. Fotokatalizör miktarının verime etkisi, optimum koşullarda 25, 50, 75 ve 100 mg HAp-GO fotokatalizörü ilave edilerek araştırılmıştır. 75 ve 100 mg HAp-150 GO fotokatalizörü ilave edilen deneylerde %100 verim elde edilmiştir.
-
ÖgeInvestigation of CO2 adsorption performance of spinel oxide & metal-organic structures(Graduate School, 2024-08-09)Greenhouse gas emissions, especially CO2, have significantly contributes to global warming. As a result of this, clean energy and green chemical investments have getting more share in the whole portfolio of the relevant sectors. However, CO2 emissions of 2023 hit to the value of 37.4 Gt on annual basis. CO2 has reached in inexhaustible quantities and this necessitates its use as a synthetic fuel and chemical feedstock to lessen the carbon burden on energy and chemical industries. This significantly relies on the improvements in appropriate carbon capture and utilization technologies. On the other hand, the CO2 purity needs to be sufficiently high for the downstream CO2 utilization processes. Several CO2 capture approaches have been developed and these includes absorption, adsorption, cryogenic, membrane and natural carbonation based technologies. Their choice depends on the source of the gas for example direct CO2 capture from air, carbon capture from power plants, industrial sourced CO2 emissions capturing, chemical looping etc. These technologies may be coupled to reduce carbon emissions depending on the emission sources and in a sustainable way to control their adverse effect on climate change. Among these, absorption and adsorption are the two most applied approach ones with their pros and cons. The key difference between them comes from the CO2 capture mechanisms: Absorption occurs by dissolution or homogeneous reaction whereas adsorption proceeds the binding of CO2 onto the adsorbent surfaces. The high energy consumption for solvent recovery of absorptive systems makes the adsorption technologies be competitive. The main parameters for a feasible adsorption-based CO2 capture technology can be listed as (1) adsorption capacity ranging from range from 3 to 10 mmol/g, (2) efficiency of the adsorption process with a recovery rates of 90%, (3) selectivity for CO2 over competing gases at least 20:1 and lastly (4) holding the cost limits of 40–60 $ per ton of CO2. The design of the adsorbent's surface is highly important in order to achieve these targets. CO2 adsorption involves both physisorption and chemisorption. Since desorption of physisorbed CO2 requires less energy compared to chemisorption, highly porous materials are desirable alternatives for CO2 sequestration. Metal organic frameworks, activated carbon, zeolites or silicate materials all work for physisorption at high pressures. Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) are a kind of metal-organic frameworks (MOFs) that are topologically similar to zeolites. They combine the advantages of both zeolite and MOF structures together such as high surface area and porosity, chemical stability and thermal resistance. While ZIFs are composed of the tetrahedraly coordinated transition metal (cobalt) cations connected by imidazole ligands whereas the zeolites are formed by Si–O–Si. In this regard, MOFs seem suitable for preparing composite adsorbents by hosting the secondary materials such as spinel oxides besides its common use alone as CO2 adsorbents. Spinel oxides are crystalline structures that have the general formula of AB2O4, where A represents a tetrahedral rare earth ion and B represents an octahedral alkaline earth transition metal ion. These spinel oxides exhibit excellent hydrothermal stability and catalytic activity despite not being composed of precious metals. Integrating spinel nanoparticles onto the MOFs through grafting can enhance the surface features of the resulting composites thereby improving its adsorption capacity. Hybridization of ZIFs with spinel magnetic nanoparticles may provide increased number of active sites on functional carbon material platforms so as to increase the ultimate adsorption efficacy. Nevertheless, there is a limited number of research on the synthesis of sophisticated composites based on ZIFs. To address this issue, new composite materials based on zeolitic imidazolate frameworks have been explored within the scope of the thesis. CO2 adsorption capacities of ZnFe2O4, ZIF-67 and their composite forms of ZnFe2O4@ZIF-67 and CoFe2O4@ZIF-67@ZIF-8 have been measured at different temperatures and pressures, namely by CO2 isotherms at four different temperatures of 0°, 10°, 15° and 20°C and High Pressure Gravimetric CO2 Sorption Analysis up to 20 bar. Complementary structural characterization measurements on these adsorbent materials were carried out by N2 Isotherms, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermal Gravimetry, X-Ray Diffraction Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy. In order to elucidate CO2 capture mechanism on these adsorbent materials, temperature-programmed desorption of CO2 by in-situ FT-IR has been applied. By evaluating all these characterization and measurement results, the new adsorbent compositions have been assessed in detail. It was shown that CO2 adsorption proceed via physisorption over ZnFe2O4 ZIF-67, ZnFe2O4@ZIF-67 and CoFe2O4@ZIF-67@ZIF-8 composites. This has been proven by the isosteric heats of adsorption values as calculated to be lower than 80 kJ/mol. From the anti-symmetric stretching FT-IR band splitted to yield the P and R branches of 2335 cm-1 and 2359 cm-1 due to rotational-vibrational coupling, the presence of gas phase CO2 in the open space of the adsorbent framework and adsorbed CO2 on multiple binding sites, respectively have been differentiated. The highest CO2 adsorption capacity value of 104.9 mg CO2/g for ZnFe2O4@ZIF-67, as calculated from the Langmuir Model from the CO2 isotherms at four different temperatures has shown the potential of this composite for CO2 capture. Gravimetric CO2 adsorption measurements at high pressure up to 20 bar gave a 3.26 mmol/g capacity for ZnFe2O4@ZIF-67. This exceeds the required target of 3 mmol/g and proved the potential of ZIF-spinel composite structures even the loss of surface area with spinel incorporation. The higher isosteric adsorption on the spinel structure of ZnFe2O4, that was 43.2 kJ/mol, may be indicative of the fact that CO2 may partly interact with oxygen sites of spinel through reversible bidendate or tridendate bonds due to the presence of unsaturated metal centers. As a plausible explanation, growing ZIF-67 on metal oxide core may tune its pore size and chemistry and also effect on generating co-ordinatively unsaturated metal sites. All these can give promise for the prospective CO2 capture applications by combining the advantages of both ZIF-67 and spinel structures resulting in better performance than pure ZIF-67.