Muşmula çekirdeklerinden üretilen modifiye biyoçarların sulardan kadmiyum uzaklaştırılmasında adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of adsorption properties of modified biochars produced from medlar seeds in removal of cadmium from water
- Tez No: 980428
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KUDDUSİ AKALIN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF ÖZTÜRK ER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada atık bir biyokütle olan muşmula çekirdeklerinden iki farklı termokimyasal yöntem kullanılarak modifiye edilmiş biyoçarların sulu çözeltilerden kadmiyum uzaklaştırılması incelenmiştir. Çalışmanın temel noktası, biyokütle gibi doğal ve yenilenebilir kaynakların, özellikle de tarımsal atıkların yeniden değerlendirilmesiyle sürdürülebilir enerji üretimi ve çevre dostu malzeme geliştirme potansiyelidir. Karbon esaslı yapısı ve yaygın bulunabilirliği sayesinde biyokütle hem ekonomik hem de ekolojik açıdan avantaj sağlamaktadır. Tezin odak noktası, muşmula çekirdeği gibi tarımsal atıklardan üretilen biyoçarların, su ortamında ağır metal gideriminde kullanımıdır. Biyoçar, piroliz ve hidrotermal karbonizasyon gibi termokimyasal yöntemlerle üretildiğinde yüksek gözeneklilik, geniş yüzey alanı ve yüzeyinde fonksiyonel gruplar barındırmasıyla etkili bir adsorban özelliği kazanır. Bu nitelikleri sayesinde yalnızca tarım alanlarında toprak iyileştirme amacıyla değil, aynı zamanda kirlenmiş suların arıtımında da çevreye katkı sağlayan önemli bir malzeme haline gelir. Çalışmada muşmula çekirdekleri önce farklı termokimyasal işlemlerden geçirilmiş, ardından demir bileşikleri ile zenginleştirilerek modifiye biyoçarlar elde edilmiştir. Yapılan bu yüzey modifikasyonları, biyoçarların adsorpsiyon kapasitesini artırmayı hedeflemiştir. Deneysel süreçte özellikle kadmiyum iyonlarının (Cd (II) iyonu) sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasında bu materyallerin etkinliği test edilmiştir. Deneyler kapsamında pH, sıcaklık, adsorban miktarı, temas süresi ve başlangıç derişimi gibi farklı parametreler incelenmiş, süreçlerin optimizasyonu sağlanmıştır. Adsorpsiyon mekanizmaları yalancı birinci ve ikinci derece kinetik modeller üzerinden değerlendirilmiş, ayrıca Langmuir ve Freundlich izotermleri kullanılarak yüzey davranışları açıklanmıştır. Sonuçlar, muşmula çekirdeği esaslı biyoçarların yüksek verimlilikle ağır metal giderimi gerçekleştirdiğini göstermektedir. Üretilen biyoçarların yapısal ve kimyasal özelliklerini belirlemek amacıyla BET yüzey alanı ölçümleri, FTIR, XRD, TGA ve SEM analizleri yapılmıştır. Bu analizler sonucunda, demirle modifikasyonun gözenek yapısını geliştirdiği, yüzey fonksiyonel gruplarını zenginleştirdiği ve malzemenin ısıl kararlılığını artırdığı tespit edilmiştir. Böylece, biyoçarın adsorban olarak etkinliğini destekleyen iyileştirmeler net biçimde ortaya konmuştur. Elde edilen bulgular, muşmula çekirdeği gibi değerlendirilmeyen tarımsal atıkların çevresel kirlilikle mücadelede yüksek performanslı birer adsorban malzemeye dönüştürülebileceğini göstermektedir. Bu yaklaşım, hem atık yönetiminde sürdürülebilir bir çözüm sunmakta hem de ağır metal kirliliğinin azaltılmasında ekonomik ve çevreci bir alternatif oluşturmaktadır. Sonuç olarak, tez kapsamında ortaya konan yöntem ve bulgular, biyokütle dönüşüm teknolojilerinin çevre mühendisliği uygulamalarındaki değerini ortaya koymaktadır. Özellikle tarımsal atıkların geri kazanımı yoluyla çevre dostu adsorbanların geliştirilmesi hem ekonomik açıdan maliyetleri düşürmekte hem de ekolojik sürdürülebilirliği desteklemektedir. Bu nedenle çalışma, çevre kirliliğinin azaltılması ve sürdürülebilir kalkınma hedeflerine katkı sağlama yönünde yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In the study the removal of cadmium from aqueous solutions using biochar modified from waste biomass, namely medlar seeds, via two different thermochemical methods. The main point of the study is the potential for sustainable energy production and environmentally friendly material development through the reuse of natural and renewable resources such as biomass, especially agricultural waste. Due to its carbon-based structure and wide availability, biomass offers both economic and ecological advantages. The central theme of this thesis is the utilization of biochars derived from agricultural waste, such as medlar seeds, for the removal of heavy metals from aqueous environments. When produced through thermochemical methods like pyrolysis and hydrothermal carbonization, biochar exhibits high porosity, large surface area, and functional surface groups, which give it strong adsorption capabilities. These properties make biochar not only useful for soil enhancement in agriculture but also for water purification, thereby contributing positively to the environment. In this study, medlar seeds were processed using pyrolysis and hydrothermal carbonization techniques, followed by modification with iron compounds to obtain enriched biochars. These surface modifications aimed to improve the adsorption capacity of the produced materials. Experimental tests focused on evaluating their effectiveness in removing toxic cadmium ions (Cd (II) ion) from contaminated water. The experiments investigated various parameters such as pH, temperature, adsorbent dosage, contact time, and initial concentration to optimize the adsorption process. The adsorption mechanisms were analyzed using pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models, while Langmuir and Freundlich isotherms were applied to explain surface adsorption behavior. The results demonstrated that biochar derived from medlar seeds achieved high efficiency in cadmium removal. To characterize the structural and chemical properties of the biochars, advanced analytical techniques such as BET surface area analysis, FTIR, XRD, TGA, and SEM were employed. Findings revealed that iron modification significantly enhanced pore structure, enriched functional surface groups, and improved thermal stability of the material. These improvements confirmed the increased efficiency of biochar as an adsorbent. The study highlights that agricultural residues like medlar seeds can be transformed into high-performance adsorbent materials for tackling environmental pollution. This approach not only promotes sustainable waste management but also offers an economical and environmentally friendly alternative for heavy metal removal. In conclusion, the thesis demonstrates the significant role of biomass conversion technologies in environmental engineering. Transforming agricultural wastes into value-added adsorbents provides economic benefits by reducing costs while also supporting ecological sustainability. Therefore, this work presents an innovative solution that contributes both to pollution control and to the broader goals of sustainable development.
Benzer Tezler
- Pallidibacillus pasinlerensis P1 kültür ortamında ekstraselüler olarak üretilen lakkaz enzimi yardımıyla sentezlenen Fe2O3 nanopartiküllerin bazı gıda boyalarının fotokatalitik gideriminde kullanımı
Use of Fe2O3 nanoparticles synthesized with the assistance of laccase enzyme produced extracellularly in Pallidibacillus pasinlerensis P1 culture medium in photocatalytic removal of some food dyeings
FATMA MELİKE YEŞİLYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ADIGÜZEL
- Muşmula meyvesi çekirdeklerinin katalitik pirolizi
Catalytic pyrolysis of medlar fruit seeds
FATIMA TOPAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiKarabük ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KUDDUSİ AKALIN
- Muşmula (Mespilus germanica L. ) meyvelerinin olgunlaşması sırasındaki polifenol oksidazın karakterizasyonu
Characterization of polyphenol oxidase of medla (Mespilus germanica L. ) fruit throughout ripening
ÖRENAY DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
BiyolojiKaradeniz Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FAİK AHMET AYAZ
- Muşmula (Mespilus germanica L.) meyvesi ile yapılan turşuların bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri
Some physical and chemical properties of medlar pickles (Mespilus germanica L.)
REFİK AKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gıda MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN GÜNGÖR ŞAT
- Samsun ili Tekkeköy ilçesinde yetişen ümitvar muşmula genotiplerinin belirlenmesi
Determination of promising medlar genotypes in Tekkeköy district of Samsun
ELİF ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÖZTÜRK