Çeşitli metal iyonlarıyla modifiye edilen atık polistirenden adsorbanların hazırlanması, karakterizasyonları ve sulu çözeltiden bisfenol a gideriminde kullanılmaları
Preparation and characterization of adsorbents from waste polystyrene modified with various metal ions and their applications in removing bisphenol a from aqueous solutions
- Tez No: 982399
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÖZTÜRK, DOÇ. DR. PINAR TERZİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yaygın biçimde çevreye bırakılan atık genleştirilmiş polistiren (EPS), doğada bozunmayan yapısı nedeniyle küresel ölçekte giderek artan ve“beyaz kirlilik”olarak tanımlanan ciddi bir çevre sorununa yol açmaktadır. Bu çalışmada, EPS malzemesinden alüminyum klorür (AlCl₃) ve demir (III) klorür (FeCl₃) kullanılarak dört farklı yöntemle modifiye edilen nanomalzemeler (Sülfonatlanmış Hiper Çapraz Bağlı Polistiren (EPS-SHC), Bir Aşamalı Çapraz Bağlı Polistiren (EPS-OSC), Kademeli Çapraz Bağlı Polistiren (EPS-GC) ve Bir Aşamalı Çapraz Bağlı Siyanürik Klorürlü Polistiren (EPS-CC)) sentezlendi. Söz konusu modifikasyon işlemleri ile EPS'nin bisfenol A (BPA) adsorpsiyon kapasitesinin artırılması ve buna bağlı giderim verimliliğinin değerlendirilmesi amaçlandı. Nanomalzemelerin yüzey özelliklerini ve yapısal değişimlerini belirlemek amacıyla Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Brunauer–Emmett–Teller (BET) yüzey alanı analizi, Termogravimetrik Analiz (TGA) ve X-Işını Difraksiyonu (XRD) teknikleri kullanıldı. Ayrıca sentezlenen nanomalzemelerin adsorpsiyon izotermleri, kinetik özellikleri ve termodinamik parametreleri ayrıntılı olarak incelendi. Merkezi Kompozit Tasarım ve Yanıt Yüzey Metodolojisi (CCD-RSM) optimizasyon modeli kullanılarak BPA gideriminde optimum koşulların belirlenmesi amacıyla, kirleticinin başlangıç konsantrasyonu, pH değeri, adsorban miktarı, sıcaklık ve temas süresini kapsayan deneysel parametreler oluşturuldu. BPA için incelenen deneysel parametre değişkenlerinin etkileşimleri ve istatistiksel olarak parametreleri değerlendirmek için varyans analizi (ANOVA) uygulandı. Sentezlenen malzemeler kullanılarak gerçekleştirilen adsorpsiyon deneyleri sonucunda, simüle edilmiş atık sulardan BPA'nın etkin bir şekilde giderildiği belirlendi. Maksimum adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla EPS-SHC/AlCl₃ için 64,00 mg/g, EPS-SHC/FeCl₃ için 67,00 mg/g, EPS-OSC/AlCl₃ için 52,17 mg/g, EPS-OSC/FeCl₃ için 54,95 mg/g, EPS-GC/AlCl₃ için 49,00 mg/g, EPS-GC/FeCl₃ için 52,00 mg/g ve EPS-CC/AlCl₃ için 62,00 mg/g, EPS-CC/FeCl₃ için 65,00 mg/g olarak belirlendi. Sentezlenen nanomalzemeler, yüksek özgül yüzey alanı ve yüksek adsorpsiyon kapasitesi gibi özellikleri sayesinde atık su arıtımında BPA gibi kalıcı organik kirleticilerin giderilmesine yönelik önemli bir potansiyel sunmakta olup, gelecekte yapılacak benzer araştırmalara da bilimsel katkı sağlayacağı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
Expanded polystyrene (EPS), widely released into the environment, poses a serious global environmental problem due to its non-biodegradable structure, commonly referred to as“white pollution.”In this study, EPS-based nanomaterials were synthesized through four different modification routes using aluminum chloride (AlCl₃) and iron (III) chloride (FeCl₃): Sulfonated Hyper-Crosslinked Polystyrene (EPS-SHC), One-Step Crosslinked Polystyrene (EPS-OSC), Gradually Crosslinked Polystyrene (EPS-GC), and One-Step Crosslinked Cyanuric Chloride Polystyrene (EPS-CC). The primary objective of these modifications was to enhance the bisphenol A (BPA) adsorption capacity of EPS and to evaluate the corresponding removal efficiency. To characterize surface properties and structural alterations of the modified materials, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area analysis, Thermogravimetric Analysis (TGA), and X-Ray Diffraction (XRD) techniques were employed. Furthermore, adsorption isotherms, kinetic behaviors, and thermodynamic parameters of the synthesized nanomaterials were systematically investigated. To identify optimal BPA removal conditions, experimental parameters including initial pollutant concentration, pH, adsorbent dosage, temperature, and contact time were designed within the framework of a Central Composite Design and Response Surface Methodology (CCD-RSM) optimization model. Analysis of variance (ANOVA) was applied to evaluate the interactions among experimental factors and their statistical significance. Adsorption experiments demonstrated that BPA could be effectively removed from simulated wastewater using the synthesized nanomaterials. The maximum adsorption capacities were determined as follows: 64.00 mg/g for EPS-SHC/AlCl₃, 67.00 mg/g for EPS-SHC/FeCl₃, 52.17 mg/g for EPS-OSC/AlCl₃, 54.95 mg/g for EPS-OSC/FeCl₃, 49.00 mg/g for EPS-GC/AlCl₃, 52.00 mg/g for EPS-GC/FeCl₃, 62.00 mg/g for EPS-CC/AlCl₃, and 65.00 mg/g for EPS-CC/FeCl₃. Overall, the synthesized nanomaterials, owing to their large specific surface area and high adsorption capacity, present significant potential for the removal of persistent organic pollutants such as BPA from wastewater. These findings provide valuable insights and are expected to contribute to future research efforts in the field of wastewater treatment.
Benzer Tezler
- An experimental investigation on heavy metal adsorption onto dye-loaded zeolite Y
Boyar madde yüklenmiş zeolit Y üzerine ağır metal adsorpsiyonunun deneysel olarak incelenmesi
MD. ABDUL MANNAN MIAH
- Development of polyamideimide based nanofiltration membranes for separation of dyes and salts in textile wastewater treatment
Tekstil atıksuyunun arıtımında boya ve tuzların ayrıştırılması için polamidimid bazlı nanofiltrasyon membranlarının geliştirilmesi
AYŞE METECAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SACİDE ALSOY ALTINKAYA
- Synthesis and applications of recoverable solid supported ligand for ATRP
ATRP için geri kazanılabilir katı ligand sentezi ve uygulamaları
EREN ELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR
- Өсүмдүктөрдүн калдыктарынан алынганадсорбенттерди модификациялоо жанаактивдештирүү
Bitki atıklarından elde edilen adsorbanların modifikasyonu ve aktivasyonu
DİANA ABDİKALIKOV
Yüksek Lisans
Kırgızca
2022
Kimya MühendisliğiKırgızistan-Türkiye Manas ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KÜLÜMKAN SARTOVA
- Synthesis of silicon-graphene composite anode via magnesiothermic reduction of silica fume for high-performance lithium-ion batteries
Yüksek performanslı lityum-iyon bataryalar için silisyum-grafen kompozit anot malzemesinin silika dumanının magneziotermik yolla indirgenmesi ile sentezlenmesi
NİHAT FATİH KAYACIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ