TARAMA SONUÇLARI
Tarama sonuçları yıla göre kronolojik olarak sıralanmıştır.
Tarama sonucu 110 tane kayıt bulundu.



Sıra No :14368
Üniversite

506101038

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Assoc.Prof.Dr.M. Göktuğ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Şubat

Yıl

2014

Tez Öğrencisi

kamal porhonar bonab

Başlık

POLİÜRETAN YÜZEYLERE FİBRİNOJEN ADSORPSİYONUNUN MOLEKÜLER SİMÜLASYONU

Özet

Bu çalışmada, poliüretanların protein ile ilişkilerini incelemek için kristal polietilen glikol+hekzametilen diizosiyanat (PU1) ve amorf hint yağı+hekzametilen diizosiyanat (PU2) poliüretanları kullanılmıştır. Daha sonra C-terminus gama chain Fibrinogen (1FID) proteini polimerler üzerine altı farklı konumda yerleştirilmiştir. Ağırlık Merkezi Graflari zamana karşılık ve Ortalama Karekök Sapma Graflari proteinin polimer yüzeyinden mesafesi hesaplanmiştir ve ramaçandran diagramları MD simülasyonu yapılan konumlar için hazırlanmıştır. Ayrıca adsorpsiyon çalışmalarında amino asitlerin yüzeye olan ilgilerini gözlemlemek için ψ ve Φ bağ açılarındaki değişim incelenmiştir. Amino asit gruplarının, yüzeyle etkileşimlerinin incelenmesi, yüzeylerin farklı proteinler için özel tasarlanarak, kontrollü protein adsorpsiyon yöntemlerinin geliştirmesinin sağlayacaktır. Elde edilen sonuçlara göre saklı (implicit) çözücü ortamda daha fazla hidrofilik olan PU1 yüzeyi fibrinogen ile daha güçlü etkileşim göstermektedir. Bu farklılık, kristal PU1‟in düzgün bir yüzeye sahip olmasına ve böylece protein ile daha iyi ilişki kurabilmesine dayandırılabilir.

Title

MOLECULAR SIMULATION OF FIBRINOGEN ADSORPTION ONTO POLYURETHANE SURFACESMOLECULAR SIMULATION OF FIBRINOGEN ADSORPTION ONTO POLYURETHANE SURFACES

Abstract

In this work, we used poly(ethylene glycol) PU1 and castor oil copolymers of hexamethylene diisocyanate-based polyurethanes (PEG-HDI and CO-HDI, respectively) PU2 as biomaterials and we focused on the adsorption characteristics of polyurethanes, which constitute a very appealing class of polymers because of their high biocompatibility and excellent physical and mechanical properties. Then, we compared their mechanisms for fibrinogen adsorption using molecular mechanics and molecular dynamics simulations. These versatile polymers have been widely used in wound dressings as well as in cardiovascular and breast implants. Results from linear models, COM and RMSD plots and Ramachandran diagrams cleared that fibrinogen was adsorbed more strongly on PU2 surface in explicit water compared to PU1 surface and also PU1 shows weaker adsorption in explicit water system compared to implicit water system. By these results in hand we see that PU2 surface are very better than PU1 surface for fibrinogen adsorption.

Anahtar Kelime

biomalzeme, poliüretan, protein adsorpsiyon, fibrinojen, moleküler simülasyon, biouyumluluk.

Bilim Kodu

0




Sıra No :14331
Üniversite

506101036

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ayşegül ERSOY MERİÇBOYU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2014

Tez Öğrencisi

Ebru ARAÇ

Başlık

SULU ÇÖZELTİDEKİ KURŞUN VE BAKIR İYONLARININ SEPİYOLİT İLE ADSORPSİYONU

Özet

Endüstriyel faaliyetler sonucunda açığa çıkan ağır metaller, çevre kirliliğine sebep olmakta ve toprak, su ve atmosfere karışarak canlı organizmaların yaşamını etkilemektedir. Atık sularda bulunan ağır metal iyonları, organik kirleticilerden farklı olarak, biyolojik olarak parçalanıp yok olmadıkları için organizmalarda depolanmakta ve besin zincirlerine girmektedirler. Çeşitli endüstriyel faaliyetler sonucu oluşan atık sular önemli ölçüde kurşun ve bakır bileşiklerini içermektedirler. İnsan sağlığına zehirli etkisi olduğu bilinen bu bileşiklerin vücuda alınması halinde, böbrekler, sinir ve üreme sistemleri, ciğerler ve beyin önemli ölçüde zarar görmektedir. Bu yüzden endüstriyel işlemler sonrasında açığa çıkan kirli atık sular çeşitli işlemlerden geçirilerek standartlara uygun hale getirilmelidir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından belirlenen, içme sularındaki kabul edilebilir kurşun iyonu derişimi (0,01 mg/L) ve bakır iyonu derişimi (2 mg/L) dikkate alındığında, yüksek miktarda kurşun ve bakır iyonları içeren endüstriyel atık sulardan bu iyonların ekonomik bir yöntemle giderilmesi gerekmektedir. Atık suların içerdiği ağır metallerin giderilmesi için, kimyasal çöktürme, ultrafiltrasyon, ters osmoz, iyon değiştirme, solvent ekstraksiyonu, biyolojik prosesler ve adsorpsiyon gibi çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Bu yöntemlerin birçoğunun yüksek yatırım ve işletme maliyeti, fazla enerji tüketimi ve karmaşık proses aşamaları gibi dezavantajları olması nedeniyle atık sulardan ağır metallerin gideriminde daha ekonomik yöntemlerin tasarlanması gerekmektedir. Atık sulardaki ağır metallerin adsorpsiyon yoluyla uzaklaştırılması, kullanılan adsorbanın cinsine bağlı olarak diğer yöntemlere oranla daha ekonomik ve etkin bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Atık sulardan ağır metal gideriminde en verimli ve etkin yöntem olan adsorpsiyon, kısaca iki fazı birbirinden ayıran ara yüzeylerde gerçekleşen tutunma olayı olarak tanımlanmaktadır. Adsorplama özelliğine sahip malzemeler arasında yer alan kil mineralleri, kimyasal ve mekanik kararlılıkları, yüksek yüzey alanları, yapısal özellikleri, düşük maliyetleri ve toprak ve sediment ortamda bulunma kolaylıkları nedeniyle sulu çözelti içerisindeki ağır metal iyonlarını adsorplamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Eskişehir yöresinden alınmış sepiyolitin sulu çözeltilerdeki kurşun (II) ve bakır (II) iyonlarını adsorplama kapasitesinin, çalışma koşullarına bağlı olarak değişimi incelenmiştir. Bu amaçla, adsorpsiyon süresi, çözelti pH değeri, sıcaklık ve başlangıç iyon derişimi gibi parametrelerin adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Başlangıç iyon derişimi, sıcaklık ve pH değerlerinin sepiyolitin adsorpsiyon kapasitelerine etkisi 23 faktöriyel tasarıma göre istatistiksel olarak da değerlendirilmiş ve korelasyon katsayıları 1.000-0.997 arasında olan ampirik eşitlikler türetilmiştir. Adsorpsiyon deney sonuçlarının Langmuir, Freundlich ve Temkin izotermlerine uygunlukları araştırılmıştır. Adsorpsiyon sürecini temsil eden kinetik parametreler, hayali ikinci mertebe kinetik model kullanılarak hesaplanmıştır. Deney sonuçları, başlangıç iyon derişimi arttıkça adsorpsiyon kapasitesinin arttığını; ancak iyon giderim yüzdesinin azaldığını göstermiştir. Çözelti pH değeri arttıkça adsorplanan kurşun miktarının arttığı, adsorplanan bakır iyonu miktarının ise çözelti pH değerinden etkilenmediği gözlenmiştir. Sıcaklığın adsorpsiyon kapasitesine önemli derecede bir etkiye sahip olmadığı; ancak artan sıcaklıkla beraber adsorpsiyon kapasitesinde bir miktar artışın meydana geldiği gözlenmiştir. Adsorpsiyon deney sonuçlarına en uygun izoterm modelinin hem kurşun (II) hem de bakır (II) iyonları için Freundlich izoterm modeli olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada gerçekleştirilen adsorpsiyon süreçleri için hızı belirleyici adımın kimyasal etkileşimler yoluyla adsorpsiyon olduğu tespit edilmiştir. İstatistiksel değerlendirme sonucunda adsorpsiyon kapasitesi üzerinde en etkin parametrenin başlangıç iyon derişimi olduğu saptanmıştır.

Title

ADSORPTION OF LEAD AND COPPER IONS IN AQUEOUS SOLUTION BY NATURAL SEPIOLITE

Abstract

Heavy metals released as a result of industrial activity causes environmental pollution which negatively effects living organism by getting into the soil, water and atmosphere. Heavy metal contaminants are present in the waste waters of metallurgical/metal manufacturing and electroplating, chemicals, printing, dye and paint, pulp and paper, textile, refinery and petrochemicals, leather, fertilizer, pesticides and other industries. Unlike most organic pollutants, heavy metals do not degrade biologically and tend to accumulate in the organisms, thereby eventually entering the food chains. Thus, these contaminants threat the life if they increased beyond the permissible level. Waste waters originating from different industries contain considerably high amounts of lead and copper compounds. The uptake of these poisonous compounds by human body cause severe damage to the kidney, nervous system, reproductive system, liver and brain. Since the waste waters resulting from these industrial processes contain large amount of heavy metal ions, some operations should be applied to reduced the heavy metal ion concentration to limit values. The permissible limit of ion concentration level in drinking water as set by World Health Organization (WHO) is 0,01 mg/L for lead and 2 mg/L for copper. There are several methods that can be used to remove heavy metals from waste waters such as chemical precipitation, ultrafiltration, reverse osmosis, ion exchange, adsorption, solvent exraction and biological treatment. Since most of these methods have some disadvantages such as high investment and operating costs, high energy consumption and complicated operation steps, there is a need to design more economical methods for the removal of heavy metals from waste waters. Adsorption has been universally accepted as one of the most widely used methods for removing heavy metals from aqueous solution. Removal of heavy metals from waste waters by adsorption can be economic and efficient in comparison with the other methods depending on the adsorbent used. Adsorption effectively removes contaminants in waste waters with high solute loadings and even at dilute concentrations. Adsorption is briefly a holding event realized between the surfaces from each other that set apart from two phases. The adsorption process is governed by a number of parameters that determine the efficiency level of an adsorbent. However, appropriate properties and cost of adsorbent materials are the key aspects for practical applications dealing with heavy metal removal from waste waters. Eco-friendly natural materials, which are less expensive and addressed local sources with high affinity toward toxic metals, are being investigated. Among all the different adsorptive materials, clay minerals have been used widely to capture heavy metal ions from aqueous solutions due to their chemical and mechanical stability, high surface area associated with small particle size, structural properties, low cost and the ubiquitous occurrence in most soil and sediment environment. In this study, the uptake of lead (II) and copper (II) ions from aqueous solutions was achieved with the adsorption method by using sepiolite which was provided from Eskişehir province of Turkey. For this purpose, effects of some important parameters, such as adsorption time, solution pH value, initial metal ion concentration and temperature on the adsorption capacity were determined experimentally. In these experiments 50 mg samples of the adsorbent and 4 ml of aqueous solutions having ion concentrations of 50, 100, 200, 400, 500, 800 and 1000 mg/L were used. The copper stock solution was prepared by dissolving a known quantity of metallic copper in HNO3. The lead stock solution was prepared by dissolving a known quantity of Pb(NO3)2 in deionized distilled water to obtain a stock solution with a concentration of 1000 mg/L. These stock solutions were diluted to the desired ion concentrations. Firstly, optimum adsorption time for different initial ion concentrations were determined at a constant pH and temperature. Considering the studies in the literature, the solution pH value and temperature were selected as 5 and 298 K respectively. Adsorption process was performed for 15, 30, 45, 60, 90, 150, 240 and 300 minutes. As a result of experiments, the optimum adsorption time for both ions was found to be 60 minutes. It was determined that by the increase of the initial ion concentration of adsorbate solution, the amount of adsorbed ions increases but ion removal percentage decreases. Also it was observed that lead (II) exhibited a higher adsorption capacity than copper (II). Adsorption experiments were performed in a routine manner by batch technique at two pH values of 2 and 5 and two temperatures of 298 K and 328 K. The concentrations of ions in the solution before and after the adsorption process were determined via a Perkin-Elmer AAnalyst 800 model atomic absorption spectrometer with cathode lamp and air-acetylene flame. The amount of ions retained in the adsorbent phase at equilibrium qe (mg/g) was calculated. It was observed that the lead adsorption capacity of sepiolite increased with the increasing solution pH value, but any effect of pH on the adsorption capacity of copper was not observed. Even though the temperature had not a pronounced effect on adsorption capacity, a little increase in adsorption capacity with increasing temperature was observed. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models have been employed extensively by many researchers to explain the adsorption mechanism of heavy metal ions due to their simplicity and applicability. Therefore, the fitting between the experimental results and Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm equations were studied to describe the adsorption mechanism. It was observed that Freundlich isotherm model is the best fitting model for both two ions derived from experimental results. Effects of pH value and temperature values and initial ion concentration of adsorbate solution on the adsorption capacity were also statistically analyzed by using 23 factorial design technique and empirical equations having it correlation coefficients between 1.000-0.997 were derived. As a result of statistical analyses, the most efficient parameter on the adsorption capacity was determined as initial ion concentration for both adsorbents. Finally, kinetic parameters representing the adsorption process were calculated by using pseudo second-order-kinetic model. Adsorption through chemical interactions for the adsorption processes was found to be the rate limiting step.

Anahtar Kelime

sepiyolit, adsorpsiyon, kurşun, bakır

Bilim Kodu

603




Sıra No :14306
Üniversite

506111030

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Yüksel Güvenilir Avcıbaşı

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Şubat

Yıl

2014

Tez Öğrencisi

Elif Nur HAYTA

Başlık

POLİKAPROLAKTON - POLİETİLEN GLİKOL - KİTOSAN BAZLI MİKROKÜRECİK ÜRETİMİ VE KONTROLLÜ İLAÇ SALINIMINDA KULLANILMASI İÇİN ÖN ÇALIŞMA

Özet

Biyopolimerler, üstün biyouyumlulukları ve biyobozunur özellikleri ile birçok alanda kullanılmaktadır. Kolay şekillenebilir olmaları ve uygun mekanik ve fiziksel özellikleri biyopolimerleri ilaç taşıma sistemleri için uygun aday haline getirmektedir. Bu çalışmada kullanılan Polikaprolakton (PKL), Polietilen glikol (PEG) ve kitosan ilaç taşıma sistemlerinde sıklıkla kullanılan polimerler arasındadır. İlaç taşıma sistemi, bir terapötik maddenin vücuda alımını sağlayan ve ilacın vücutta salınım hızı, zamanı ve yerini kontrol ederek verimliliğini ve güvenliğini arttıran araç yada formülasyon olarak tanımlanır. İlaç taşıma sistemlerinin konvansiyonel ilaç alım yöntemlerine tercih edilmesinin sebebi daha düşük dozların tedavi için yeterli olması, böylece ilaç yan etkilerinin azaltılması, hassas ilaç etken maddelerin enkapsüle edilerek bozunmaya karşı korunması ve ilaç plazma konsantrasyonunun istenen süre boyunca kararlı halde kalmasıdır. Bu özellikleri bir tek polimerin sağlaması bazı durumlarda mümkün değildir. Bu nedenle birden fazla polimerin karıştırılması gerekir. Bu çalışmanın amacı, ilaç taşıma sistemlerinde kullanılabilecek özellikte PKL-PEG-Kitosan bazlı mikrokürecik üreterek ilaç yükleme ve ilaç salınım özelliklerinin belirlenmesidir. PEG yüksek biyouyumluluğu ve suda çözünürlüğü ile birçok ilaç taşıma sisteminde kullanılan bir polimerdir. PKL ise poröz yapısıyla çok miktarda ilaç yükleyebilir. Oldukça hidrofobik bir polimer olan PKL, suda çözünmediği için vücutta yavaş bozunur ve ilacın uzun süre mikroküreciklerde hapsolmasını sağlar. Kitosan aktif yüzeyi ile ilaç etken maddelerinin tutuklanmasını arttırmak amacıyla karışıma eklenmiştir. İlk aşamada, PKL-PEG-Kitosan bazlı mikrokürecik elde etmek için polimer karışımı püskürtmeli kurutucu ile kurutulmuştur. Giriş sıcaklığı ve besleme debisinin üretilen mikroküreciklerin morfolojisi üzerine etkisi incelenmiştir. Bunun için farklı giriş sıcaklığı ve besleme debilerinde üretilen partiküller SEM görüntüleri ve partikül boyut analizi sonuçları ışığında değerlendirilmiştir. Üretilen mikroküreciklerin kimyasal yapısı FTIR analizi ile belirlenmiştir. En iyi mikrokürecik şekli kurutmanın 120 °C giriş sıcaklığı ve 3 ml/dk besleme debisi ile yapıldığı deneylerde elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşaması ilaç yüklü partiküllerin üretilmesidir. Bunun için iki farklı yöntem denenmiştir. Doğrudan ilaç yükleme yönteminde farklı konsantrasyonlarda askorbik asit çözeltileri ile polimer karışımları karıştırılarak kurutucuya beslenmiş ve böylece ilaç yüklü partiküller elde edilmiştir. Dolaylı yüklemede ise üretilmiş boş partiküller askorbik asit çözeltisine eklenerek ilaç yüklemesi sağlanmıştır. Her iki yöntemde de yüklenen ilaç miktarları UV analiz ile belirlenmiştir. En yüksek ilaç yükleme miktarı, dolaylı yükleme yöntemi ile 25 °C sıcaklık, 200 rpm karışma hızı ve partikül konsantrasyonunun 0,5 mg/ml olduğu koşullarda elde edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise yüklü partiküllerin kontrollü ilaç salınımı özellikleri belirlenmiştir. Kütlece %15’ lik askorbik asit çözeltisiyle püskürtmeli kurutma yöntemiyle elde edilen yüklü partiküllerin üç farklı pH ortamında da iki saat sonunda ilaç salınımını tamamladıkları görülmüştür. En yüksek ilaç salınım oranı %93 ile pH 2,8 ortamında elde edilmiştir. Üç ortamda da 2 saatten sonra ilaç miktarı azalmaya başlamıştır. Bu çalışmayla elde edilen verilere dayanarak PKL-PEG-kitosan bazlı küreciklerin ilaç taşıma sistemlerinde kullanılmak için uygun olduğu söylenebilir. Ancak, sistemin iyileştirilmesi için çalışmalara devam edilmelidir.

Title

PRODUCTION OF POLYCAPROLACTONE-POLYETHYLENE GLYCOL-CHITOSAN BASED MICROSPHERES AND THE PRE-STUDY OF UTILIZATION AT CONTROLLED DRUG RELEASE

Abstract

Biopolymers have been used at various areas due to their excellent biocompatibility and biodegradable properties. Enabling to be formed easily and having convenient mechanical and physical properties have made biopolymers appropriate candidates for drug delivery systems. Polycaprolactone (PCL), polyethylene glycol (PEG) and chitosan which are employed in this study are among the polymers frequently used at drug delivery systems. Drug delivery system is described as a device or a formulation which provides the administration of a therapeutic agent into body and enhancing its efficiency and reliance by controlling the rate, time and place of release of drug in the body. At drug delivery systems, even low doses of drug are enough for the cure hence the side effects can be minimized, it is possible to protect sensitive active substances from degradation by encapsulation and to keep the plasma drug concentration at a steady level for a required time period. These are some of the reasons of preferring drug delivery systems to conventional drug administration methods. For some cases, it is impossible to provide these properties with only a polymer. Therefore, more than one polymers should be blended. The aim of this study is, producing PCL-PEG-chitosan based microspheres for drug delivery systems and determining drug loading and drug release properties. PEG is a frequently employed polymer for drug delivery systems due to its biocompatibility and hydrophilicity. It is used to improve the solubility of poorly water soluble drugs. PCL can load plenty of drug with its porous structure. As a very hydrophobic polymer, PCL slowly degrades in body and ensures encapsulation of drugs in microspheres for a long time. Chitosan is deacylated form of chitin which is the second most abundant natural polymer. It has been added to the blend to enhance the encapsulation of activated substances due to its chemically active surface. Its antitumor, antimicrobial and immune- enhancing properties are among its advantages for employment as drug delivery devices. At first step, PCL-PEG-chitosan microspheres have been prepared. For this purpose, three polymers have been blended at ratio of 1:1:1 and the ratio has been fixed throughout the study. Then, prepared polymer blend has been spray dried to produce PCL-PEG-chitosan based microspheres. The effects of inlet temperature and flow rate on the morphology of microspheres have been investigated. For this purpose, the inlet temperatures have been choosen as 120, 135 and 150 °C and feed flow rates have been 3, 6 and 9 ml/min according to capacity of the pump. The particles produced at different inlet temperatures and flow rates have been morphologically evaluated by SEM images and particle size analysis results. The most appropriate particles which have the best microsphere shape and the littlest particle size, have been gained at experiments of inlet temperature of 120 °C and flow rate of 3 ml/min. Chemical structure of microspheres has been determined by FTIR analysis. According to FTIR analysis result all of three polymers have been present in composition of the microspheres. The second step of the study is producing drug loaded particles. In this case, two different methods have been used. In the method of direct drug loading, the mixture of ascorbic acid solutions at different concentrations (wt 5, 10, 15%) and polymer blend has fed into spray dryer and in this way drug loaded particles have been produced. In the method of indirect drug loading, empty microspheres have been added to ascorbic acid solutions and loaded. Effects of loading time, particle concentration, particle size, agitation rate, temperature and concentration of ascorbic acid solution on drug loading have been investigated. Dried empty particles have been loaded with ascorbic acid for four hours to determine the loading time. After 2 hours, any considerable change at loaded amount has not been observed. Hence, loading time has been settled on 2 hours. The particle concentrations of 0.5, 1, 1.5 and 2 mg/ ml solution have been tested to specify the most convenient condition for drug loading. The most loading amoun has been gained when the particle concentration was 0,5 mg/ml solution. After the experiments which the effect of the ascorbic acid concentration was investigated, it has been clearly seen that loading amount of drug has increased with the increase of concentration of the solution. But according to water solubility of ascorbic acid, 15% (wt) is the maximum concentration level that has been tested. Agitation rates of 150, 200 and 250 rpm have been tested. For the particles which have been loaded with 15% ascorbic acid solution, the most effective loading has been observed when agitation was 200 rpm. Since ascorbic acid is very sensitive to heat, medium temperature higher than 25 °C has been resulted in drug degradation. Hence, it is decided to run drug loading trials at 25 °C medium temperature. In both methods, loaded quantity of ascorbic acid has been determined by UV analysis. The highest drug loading quantity have been reached by the indirect drug loading method when the particles obtained via spray drying at 120 °C inlet temperature and 3 ml/min feed flow rate have been loaded with the concentartion of 0.5 mg/ml in 15% ascorbic acid solution at 25 °C and with 200 rpm agitation rate. Drug loading and loading efficiency values for direct drug loading method are very low in comparasion with indirect method. It has been thought that due to heat, light and air sensibility of ascorbic acid, during the spray drying process most of the drug might be degradated. At the third and final step, drug release properties of loaded particles have been determined. Drug loaded particles with the concentration of 0.5 mg/ml have been shaked at 50 rpm and 25 °C in pH 2.8, pH 7.4 and pH 9.6 buffer solutions for 8 hours. The loaded particles which are produced by spray drying with 15% (wt) ascorbic acid solution have seemed to complete drug release at the end of two hours in three different pH medium. The highest cumulative drug release ratio has been 93% obtained at pH 2,8 medium. With respect to drug release kinetic parameters, it might be said that drug release from PCL-PEG-chitosan microspheres has been as Fick diffusion. In three mediums, drug content has started to decrease after two hours. I might be because of drug degradation due to light and air. Also,it has been observed that degradation was more than the others in alkali medium. As conclusion, according to data obtained from this study, it can be said that PCL-PEG-chitosan based microspheres are convenient for employment at drug delivery systems. However, studies must be continued to improve the system. For furrher studies, cross linker usage might enhance drug loading and loading efficiency. Also, drug loading and release properties could be arranged by changing polymer ratio. Drug loading capacity of these microspeheres should be proved by loading with other drugs. So that, employement of PCL-PEG-chitosan microspheres as drug delivery devices might be supported more strongly.

Anahtar Kelime

polikaprolakton, polietilen glikol, kitosan, askorbik asit

Bilim Kodu

603




Sıra No :14296
Üniversite

506111035

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hala GÜRBÜZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2014

Tez Öğrencisi

Vildan NOKTACI

Başlık

ÇİNKO BORAT SENTEZİ İÇİN ZnSO4 - Na2B4O7 - H2O SİSTEMİNDE KATI SIVI FAZ DENGESİNİN İNCELENMESİ

Özet

Günümüzde polimerik malzemeler, hayatın birçok alanında kullanılmaktadır. Bu malzemelerin kullanım alanları arttıkça, polimerin alev dayanım özelliklerinin geliştirilmesiyle ilgili çalışmalar da artmaktadır. Polimerlerde alev dayanımını arttırmak amacıyla, polimerlerle beraber bazı alev geciktiriciler kullanılmaktadır. Çinko borat, son yıllarda alev geciktirici olarak gittikçe artan oranlarda kullanılan ve bünyesinde bor ihtiva eden kimyasal bir maddedir. Çinko boratın en önemli avantajı yanma proseslerinde toksik ve aşındırıcı maddeler oluşturmamasıdır. Ayrıca çinko boratın yüksek dehidratasyon sıcaklığı (290 °C) önemli kullanım avantajı sağlamaktadır. Tüm bu özelliklerin yanında çinko boratın en önemli dezavantajı yüksek kullanım miktarı gerektirmesi ve polimer matrisi içerisinde iyi disperse olamamasıdır. Bu özellik, aleve dayanıklı polimerin mekanik özelliklerinin keskin bir şekilde azalmasına ve aleve dayanım veriminde azalmaya neden olmaktadır Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan çinko borat bileşiklerinden biri olan 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşiğinin üretilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, boraks dekahidrat (Na2B4O7.10H2O) ve çinko sülfat heptahidrat (ZnSO4.7H2O) başlangıç maddelerinin kullanıldığı denemeler, tek adımda çöktürme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Başlangıç reaksiyon karışımındaki ZnO/B2O3 mol oranı, reaksiyon süresi, reaktanların reaksiyon ortamına ilave edilme şekli, aşı kristali kullanımı ve reaksiyon sıcaklığı gibi parametrelerin; ürün bileşimi, görüntüsü ve tanecik boyutuna etkisi incelendiği bu çalışmada deneyler ilk olarak çalkalamalı su banyosunda, ikinci aşama olarakta karıştırmalı kesikli reaktörde yürütülmüştür. Elde edilen ürünlerin bileşimi ve kimyasal yapısı, termogravimetrik analiz (TGA), indüktif eşleşmiş plasma spektroskopik (ICP) yöntem, kompleksometrik EDTA titrasyonu ve asit-baz titrasyonu yöntemleriyle, tane boyut dağılımları ve kristal şekilleri ise tane boyut analizi ve mikroskopik incelemelerle belirlenmiştir. Karıştırmalı su banyosunda 80 °C de 80 rpm karıştırma hızında, reaksiyon karışımındaki başlangıç ZnO/B2O3 mol oranlarının 0,04, 0,5, 0,88, 10,67, 5 olarak alındığı reaksiyon koşullarında 2., 4. ve 8. günlerde numuneler alınıp kimyasal analizleri yapılmıştır. Kimyasal analizler sonucunda numunelerin B2O3, ZnO, Na2O ve SO3 içerikleri grafiğe geçirilip zamanla değişimleri incelenmiştir. Buna göre, 4. gün sonunda ve 8. gün sonunda B2O3, ZnO, Na2O ve SO3 içeriklerinde bir değişim olmamaktadır. Karıştırmalı su banyosunda gerçekleştirilen reaksiyonlar 4. günde dengeye geldiği belirlenmiştir. 8. gün sonunda dengeye gelmiş bileşimlerin katılarının kimyasal analiz sonuçlarına bakıldığında, ZnO/B2O3 başlangıç mol oranının 0,5 olarak alındığı reaksiyonda istenilen yapı olan 2ZnO.3B2O.3H2O yapısı elde edilmiştir. Ayrıca, 0,88 ZnO/B2O3 mol oranında gerçekleştirilen reaksiyon sonucunda elde edilen ürün de 8 gün sonunda 2ZnO.3B2O.3H2O yapısına yaklaşmıştır. Mikroskopik incelemeler, karıştırmalı su banyosunda elde edilen ve 2ZnO.3B2O.3H2O yapısına uyan katıların, çubuk yapılı kristallerden oluştuğunu göstermektedir. Karıştırmalı kesikli reaktörde 600 rpm sabit karıştırma hızında yürütülen deneylerde tüm bileşimler, karıştırmalı su banyosunda 2ZnO.3B2O.3H2O yapısının elde edildiği 0,5 ZnO/B2O3 mol oranında hazırlanmıştır. İlk olarak aşı kristali etkisinin incelendiği denemelerde, 80 °C sıcaklıkta 24 saat süreyle ve aşı kristali ilave edilmeden yürütülen deneyde elde edilen katı faz bileşiminin 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine tam olarak uymadığı görülmüştür. Deney aynı koşullarda, ancak aşı kristali ilave edilerek yinelenmiştir. Aşı krsitali olarak karıştırmalı su banyosunda üretilen ve bileşimi 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine uyan kurutulmuş katı kullanılmıştır. Reaksiyon ortamına aşı kristali eklenmesinin ürün bileşimi ve dönüşüm verimi üzerinde belirgin bir etkisi olmamıştır. Gerçekleştirilen tüm denemelerde reaksiyon ortamına aşı kristali de ilave edilmiştir. Reaksiyon süresinin ve sıcaklığın etkisini incelemek amacıyla reaksiyonlar 1, 6, 24 ve 48 saatte; 60, 70, 80 ve 87 °C de gerçekleştirilmiştir. 1 saatte 60, 70, 80 ve 87 °C de gerçekleştirilen denemelerde elde edilen ürün, ZnO.B2O3.2H2O bileşimine sahip çinko borat ve ZnO dan oluştuğu ve mikroskopik incelemeler sonucunda ürünün bir şekli olmayan düzensiz tanelerden oluştuğu gözlenmiştir. Tüm sıcaklıklarda elde edilen ürünlerin bileşimi birbirlerine yakındır. 1 saatlik reaksiyon süresinde sıcaklığın değiştirilmesinin ürünün bileşimi ve verim üzerinde belirgin bir etkisi olmamıştır. 1 saatlik denemeler dışında incelenen tüm koşullarda elde edilen ürün ZnO.B2O3.2H2O ve üretilmesi amaçlanan 2ZnO.3B2O.3H2O bileşiklerinin bir karışımı halindedir. Reaksiyon süresinin 6 saate çıkarılması bileşimi biraz daha 2ZnO.3B2O3.3H2O yapısına doğru kaydırmış; ancak düşük dönüşüm verimi değerleri elde edilmiştir. Mikroskopik incelemeler sonucunda 60 ve 70 °C de uzunlukları genişliklerine yakın, düzensiz yapıda kristaller; 80 ve 87 °C de ise uzunluk/genişlik oranı artan çubuk yapılı (prizmatik) kristaller elde edildiği görülmüştür. Reaksiyon süresi 24 saate çıkarıldığında, elde edilen katı ürünün bileşimi tam olarak 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine yaklaşmadığı görülmüştür. Reaksiyon süresinin artmasıyla aglomere yapılarda azalma olmuştur. 24 saatlik reaksiyon süresinde, sıcaklığın dönüşüm verimi üzerinde önemli bir etkisi olmamıştır. 48 saatte gerçekleştirilen denemelerde, katı faz bileşimi sıcaklığın artmasıyla 2ZnO.3B2O3.3H2O yapısına giderek yaklaşmış; 87 °C de ve 80 °C de gerçekleştirilen istenen yapıya çok yakın bileşimde katı fazlar elde edilmiştir. Kristallerin genişliklerinde ve uzunluklarında da artış görülmektedir. Bu sonuçlara göre, reaksiyon sıcaklığı ancak yeterli reaksiyon süresinde ürün bileşimini etkileyen bir parametre olmaktadır. Reaksiyon süresinin elde edilen ürün bileşimi üzerine etkisini incelemek amacıyla, 60 °C de 1, 6, 24 ve 48 saatlik reaksiyon sürelerinde gerçekleştirilen denemelerden elde edilen katı faz bileşimleri 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine yaklaşmamıştır. 1 ve 6 saatlik deneyler sonucunda düzensiz şekilli tanecikler elde edilmiştir. Reaksiyon süresi 24 saat ve 48 saate çıkarıldığında elde edilen taneler düzensiz şekilli yapıdan çubuksu yapıya dönüşmeye başlamıştır. Düşük değerlerde dönüşüm verimleri elde edilmiştir. 70 °C de yürütülen denemelerde 60 °C de elde edilen sonuçlara benzer sonuçlar elde edilmiştir. Reaksiyon sıcaklığı 1, 6, 24 ve 48 saatlik sürelerde 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine yaklaşmaya yeterli gelmemiştir. Reaksiyon sıcaklığı 80 °C ye çıkarıldığında elde edilen katı faz bileşimini istenen 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine 48 saat sonunda yaklaşmıştır. Denenen tüm reaksiyon sürelerinde elde dilen katıların tane boyut dağılımı ve mikroskop görüntüleri karşılaştırıldığında aglomere yapılar görülmektedir. Reaksiyon süresinin artışıyla kristal boyutları da artmıştır ve kristal şekli çubuksu yapıya dönüşmüştür. 87 °C de 1 saatte gerçekleştirilen reaksiyon sonucunda elde edilen katı fazda belirsiz şekilli, 6 saat ve sonrasında ise çubuksu yapılı kristaller elde edilmiştir. Reaksiyon süresinin artışıyla tane boyutları da artmıştır. Ayrıca, 87 °C de gerçekleştirilen denemelerde reaksiyon süresinin artışıyla dönüşüm verimlerinin de arttığı görülmektedir. 48 saat, en yüksek dönüşüm veriminin % 64,1 olarak elde edildiği ve bu süre sonunda ZnO-B2O3-H2O sistemi üçgen diyagramında elde edilmek istenen bileşim olan 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşimine en çok yaklaşım gösteren süredir. ZnSO4.7H2O reaktanının reaksiyon ortamına eklenme şeklinin etkisini incelemek amacıyla ZnSO4.7H2O çözelti halinde, 80 °C de ve 24 saat süren reaksiyon ortamına 1 saat boyunca damla damla ilave edilmiştir. Deneme sonucunda elde edilen katı faz sonuçları aynı koşullarda gerçekleştirilmiş olan ve ZnSO4.7H2O un katı halde alındığı reaksiyon sonucu elde edilen katı faz bileşimleri ile karşılaştırılmıştır. Buna göre, bu iki bileşim birbirine çok yakındır. Edilen katıların bileşimlerinin birbirine çok yakın olduğu; ancak, ZnSO4.7H2O nun çözelti halinde damla damla ilave edildiği durumda daha büyük çubuksu kristaller elde edildiği görülmüştür. Ayrıca, gerçekleştirilen başka bir deneyde ise, 87 °C de 24 saatte biri reaktördeki ZnSO4.7H2O çözeltisine Na2B4O7.10H2O nun katı halde ilave edildiği; diğeri reaktördeki Na2B4O7.10H2O çözeltisine ZnSO4.7H2O’nun katı halde ilave edildiği iki denemenin sonuçları da birbirine çok yakın bileşimlerde katı faz elde edildiğini göstermiştir. Elde edilen katı fazların mikroskop görüntüleri ve tane boyut dağılımlarında da belirgin bir fark olmamıştır.

Title

INVESTIGATION OF SOLID - LIQUID PHASE EQUILIBRIUM IN ZnSO4 - Na2B4O7 - H2O SYSTEM FOR SYNTHESIS OF ZINC BORATE

Abstract

Plastic materials are widely used all throughout our lives. Flammability is major problem for polymers. There are many studies in the literature that are executed to prevent or retard flame at least for a certain time. There are many commercial flame retardants to improve flame retardancy and safety of polymeric materials. Halogenated products, antimony trioxide and phosphorous compounds are most commonly used flame retardants. The importance of flame retardancy of plastics and flame retardant materials are also increasing day by day. In the near future the use of halogenated flame retardants will be restricted due to their hazardous effects. Antimony trioxide is also hazardous due to the metal content. Aluminium trihydrate is one of the other flame retardants. It is cheap and non-toxic, but it is not as effective as the others. At this point, zinc borate receives attention as an environmentally friendly flame retardant and also smoke suppressant. It is used as an anti-bacterial material as well. A series of hydrated zinc borates have been developed for use as fire-retardant additives in coatings and polymers. The most widely used one is zinc borate with the formula 2ZnO.3B2O3.3,5H2O, but many zinc borates are used within these formulations such as 4ZnO.B2O3.H2O, ZnO.B2O3.1,12H2O, ZnO.B2O3.2H2O, 6ZnO.5B2O3.3H2O, 2ZnO.3B2O3.7H2O, 2ZnO.3B2O3.3H2O, 3ZnO.5B2O3.14H2O and ZnO.5B2O3.4,5H2O. All these zinc borate compounds have different dehydration temperatures. The heat stability of hydration water of zinc borate is between 290 – 300 ºC which enables the polymer processebility. Worldwide consumption of these zinc salts is several thousand metric tons per year. A substantial portion of this total is used in vinyl plastics where zinc borates are added. Zinc borates can be used as smoke and afterglow suppressant, corrosion inhibitor, anti-tracking agent, lubricant additive, char promoter, preservative in wood composites, flame retardant synergist, modifier of electrical and optical properties and wear resistance. It also functions as mildew-stat and tannin-stain blocker for coatings. 3,5 mole hydrated zinc borate is the most commercial type of zinc borates. It has an unusual property of holding its hydration water till 290 °C. This thermal stability makes it attractive as a fire retardant additive for plastics. In this study, it has been aimed to produce zinc borate with formula 2ZnO.3B2O3.3H2O wich is one of mostly used zinc borate compounds. For this purpose, experiments which sodium borate (Na2B4O7.10H2O) and zinc sulfate (ZnSO4.7H2O) have been used as raw materials have been performed by using one step precipitation method. The effects of some parameters as ZnO/B2O3 molar ratio in the initial reaction mixture, reaction time, adding type of the reactants, addition of seed crystals and reaction temperature on composition and particle size of product have been investigated in two steps with experiments performed. 1. in a thermostated shaker, 2. in a stirred batc reactor. Chemical structure and composition of the product have been determined by using thermogravimetric analysis (TGA), inductively coupled plasma (ICP) method, complexometric EDTA titration and acid-base titration methods. The particle size and the morphology of the crystals have been determined by size distribution measurements and microscopic investigation. Reaction in the thermostated shaker have been performed at 80 °C 80 rpm and initial ZnO/B2O3 molar ratio have been adjusted as 0,04, 0,5, 0,88, 10,67, 5. Chemical analysis has been done after 2, 4 and 8 days, in respectively. The results of chemical analysis have showed that the content of B2O3, ZnO, Na2O and SO3 of samples, which have been taken at 4th and 8th days, are same. So, it has been concluded that reaction is in equilibrium in 4 days. The results of chemical anlysis of the dried solids after 8 days have showed that when ZnO/B2O3 molar ratio is 0,5, 2ZnO.3B2O.3H2O compound is produced. In addition, in experiment which has 0,88 molar ratio is near to 2ZnO.3B2O.3H2O compound. The results of microscopic analysis, solids, which have been produced in the thermostated shaker and have same structure with 2ZnO.3B2O.3H2O compound, form from rod shaped crystals. The experiments in stirred batch reactor have been performed at constant stirring rate of 600 rpm and constant initial ZnO/B2O3 molar ratio 0,5 which has performed in the thermostated shaker and correspond to 2ZnO.3B2O.3H2O compound. Initially, the effect of addition seed crystal has investigated. First experiment has been performed at 80 °C for 24 hours. The results of chemical anlysis have showed that product doesn t correspond to 2ZnO.3B2O.3H2O compound completely. At the same reaction conditions, reaction have been run with the addition of seed crystals. The product, which have been produced in the thermostated shaker at 0,5 ZnO/B2O3 molar ratio, have been used as seed crystals. The results have showed that adding seed crystals don t have any effect on composition, performance and crystal structure of the product. In all of the experiments, which have been performed in stirred batch, seed crystals have been used. In stirred batch reactor, experiments have been performed at 60, 70, 80 and 87 °C; for 1, 6, 24 and 48 hours to investigate the effect of reaction temperature and reaction time on composition and crystal structure of product. Experiments have been performed for 1 hour at 60, 70, 80 and 87 °C; chemical structures and morphology of the products have been compared. It has been observed that products which have been produced for 1 hour is a mixture of ZnO.B2O3.2H2O and ZnO compounds for all reaction temperatures. The result of microscopic analysis have showed that product formed from particles which have irregular structures. The composition of products for all temperatures are near to each other. So, it has been proved that changing reaction temperature doesn t effect reaction performence and product properties. Except the products which have produced for 1 hour, for all products is a mixture of ZnO.B2O3.2H2O and 2ZnO.3B2O.3H2O compounds. Changing reaction time from 1 hour to 6 hours changes products compositions. The results of the chemical analysis have showed that 2ZnO.3B2O3.3H2O starts to occur by increasing the reaction time. Despite 2ZnO.3B2O3.3H2O starts to occur, reaction performance is low. Microscopic analysis have showed that products which have produced at 60 and 70 °C has irregular structures while products which have been produced at 80 and 87 °C form from crystal rods. The results of experiments which have been at 60, 70, 80 and 87 °C for 24 hours have showed that changing reaction time from 6 hours to 24 hours doesn t remarkably affect the performance of the reaction. However 2ZnO.3B2O3.3H2O compound occurs, ZnO.B2O3.2H2O ratio in the products is higher. It has been observed that agglomerated structres decreases by increasing temperature. 2ZnO.3B2O3.3H2O compound is obtained by changing reaction time from 24 hours to 48 hours at 87 °C and 80 °C. Microscopic analysis have showed that there is an increase at width and length of crystals. In this case, it has been observed that reaction temperature affect composition and morphology of the product only when the reaction time is enough to produce 2ZnO.3B2O3.3H2O compound. Experiments which have been performed to obtain the effect of reaction temperature on the composition of the product. At 60 °C, reaction time has changed as 1 hour, 6 hours, 24 hours and 48 hours. The results have showed that 60 °C isn t enough temperature to produce 2ZnO.3B2O3.3H2O compound. Microscopic analysis have showed that products which have been produced at 1 hour and 6 hours has irregular structures which length and width of particles are equal. When reaction time has changed from 6 hours to 24 and 48 hours, particles, which have irregular structures at the last of 1 hours and 6 hours, starts to be in a structure consist of crystal rods. Similar with the results of the reaction, which have been perfomed at 60 °C, reaction temperature isn t enough to produce 2ZnO.3B2O3.3H2O at high reaction performances at 70 °C. 2ZnO.3B2O3.3H2O compound produced by increasing reaction temperature to 80 °C for 48 hours. For all the different reaction times, agglomerated structures have been observed by comparing particle size distrubution measurements and microscopic analysis. In addition, by increasing reaction time, it has been observed that particles size increase. Microscopic analysis have showed that after 1 hour products has irregular structures. To prolong the reaction time from 1 hour to 6, 24 and 48 hours increases the particle size and it has been observed that products structures start to be crystal rods. In addition, increasing temperature remarkably affect the performance of reaction. The highest reaction performance has been obtained at 87 °C for 48 hours. In other examinations, ZnSO4.7H2O has been added to reactor dropwise for period of 1 hour to investigate the effect of adding type of the reactants. Experiment have been performed at 80 °C for 24 hours. At the end of the reaction, it has been compared with reaction in which ZnSO4.7H2O have taken directly. The chemical composition of solid which are obtained have showed any effect of adding type observed. According to this, these two compositions are so close to each other. However, it has been seen that obtained solid compositions were so close to each other, bigger and rod shaped crystals were obtained in the condition when ZnSO4.7H2O were added drop by drop as solution. In addition, another experiment have run at 87 °C for 1 hour by adding reaction system firstly ZnSO4.7H2O and then Na2B4O7.10H2O. The results have compred with the reaction in which Na2B4O7.10H2O have taken to reaction system firstly. The results of two experiments have showed that products are nearly in same composition. It has not been seen significant difference in the photomicrographs and particle size distributions of obtained solid phases.

Anahtar Kelime

çinko borat

Bilim Kodu

603




Sıra No :14250
Üniversite

506111027

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. A. Nusret Bulutcu

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2014

Tez Öğrencisi

Ayşenur Yorulmaz

Başlık

Tinkal Cevherinden Nitrik Asit Kullanarak Borik Asit Üretim Prosesinin Geliştirilmesi

Özet

Borik asit endüstride en çok kullanılan bor ürünlerinden biridir. Borakstan, kernitten, kolemanitten, üleksitten, datolitten, aşaritten ve boraks ihtiva eden göl sularından çeşitli metodlarla elde edilip, granüle veya kristalize olarak pazarlanmaktadır. Türkiye’de borik asit, kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyonu sonucu üretilmektedir. Bu prosesin sakıncalı yanı; oluşan jipsin cevherden gelen kil mineralleri ile kirlenmesi ve ekonomik bir değer taşımamasıdır. Borik asit üretiminde tinkal kullanıldığında yan ürün olarak kullanılan asitin cinsine bağlı olarak yüksek çözünürlüklü sodyum tuzları oluşmaktadır. Tinkalden H2SO4, HCl ve CO2 kullanımı ile borik asit üretim prosesleri mevcuttur. Tinkalden HNO3 kullanımı ile H3BO3 ve NaNO3 üretim prosesinin detayları üzerinde şimdiye kadar çalışılmamıştır. NaNO3’ün gübre olarak ciddi bir ekonomik değere sahip olması böyle bir üretim prosesinin oldukça avantajlı olabileceğini göstermektedir. Bu çalışmanın temel amacı tinkalden borik asit ve sodyum nitrat üretim prosesi için NaNO3-H3BO3-H2O katı-sıvı faz dengesinin incelenmesidir. Literatürde bu üçlü sistemle alakalı herhangi bir bilgi mevcut olmadığından öncelikle NaNO3-H3BO3-H2O sisteminin, 40oC ve 80oC sıcaklıklarındaki katı-sıvı faz dengeleri çıkartılmıştır. Elde edilen faz diyagramı yardımıyla ideal üretim prosesi tasarlanmıştır. Deneysel veriler veya deneyimler ışığında bir takım kabuller yapılarak gerçek proses koşulları belirlenmiş, sistemin matematiksel modellemesi yapılarak tinkalden borik asit ve sodyum nitrat üretim prosesi oluşturulmuştur.

Title

Developing of The Production Process of Boric Acid From Tincal Ore By Using of Nitric Acid

Abstract

Boric acid is one of the well known products of boron which is commonly used in industry. It can be produced by various methods from various boron minerals, such as borax, kernite, colemanite, ulexite, datolite, asharite and from lake water that contains borax. Boric acid production in Turkey is based on the reaction of colemanite and sulfuric acid. Because of impurity problem of gypsum resulting from the side minerals in the ore, it does not have any economic value and this is undesirable side of this process. With the use of tincal in the production of boric acid, high soluble sodium salts are formed as byproduct depending on the type of used acid. Boric acid production processes from tincal by using of H2SO4, HCl and CO2 are available. H3BO3 and NaNO3 production from tincal by using of HNO3 is an unexamined process so far. The significant economical value of NaNO3 as a fertilizer implies such a production process can be advantageous. The primary purpose of this study is to investigate solubility behaviour of NaNO3-H3BO3-H2O system at equilibrium condition. Owing to the fact that absence of any data releated with this three component system, experiments have been done primarily to obtain phase equilibrium at 40 oC ve 80 oC. Afterwards actual process conditions has been determined by making some assumptions based on experimental data and experience. Production process of boric acid and sodium nitrate from tincal has modelled mathematically and proposed.

Anahtar Kelime

Borik asit, tinkal, sodyum nitrat

Bilim Kodu

603




Sıra No :14230
Üniversite

506111024

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hüsnü ATAKÜL

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2014

Tez Öğrencisi

Tuğba ÖZTÜRK

Başlık

KLİNOPTİLOLİTLERİ KULLANARAK ATIK SULARDAN NH4+, Pb2+, Cu2+ GİDERİMİ

Özet

Bilindiği üzere, su kirliliği günümüzde önemli bir sorun haline gelmiştir.Zeolitler doğal olarak meydana gelmiş alimünoslikat kristalleridir. Mikro gözenekli yapıları ve yapılarında bulunan değişebilir katyonlar sayesinde atık sulardaki amonyum, kurşun, bakır gibi katyonları yüksek seçicilikte uzaklaştırabilmektedirler. Çalışmanın amacı küçük işletmelerden kaynaklı atık suları arıtmaktır bu amaçla, üç farklı bölgeden, Marsid, Gördes ve Bigadiç ten elde edilen, doğal bir zeolit türü olan klinoptilolit, kullanılarak atık sularda kirlilik kontrolü sağlamak amaçlanmıştır. Bu amaçla, labaratuvar ölçeğinde sabit yataklı bir kolonda, klinoptilolit dolgu malzemesi olarak kullanılmış ve atık sulardan amonyum, kurşun ve bakır iyonlarının giderilmesi dinamik koşullarda ve sürekli sistemde incelenmiştir. Akış hızı, başlangıç derişimi, kullanılan zeolit örneği gibi farklı çalışma koşulların iyon değiştirme prosesi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Yapılan deneyler doğrultusunda üç farklı bölgeden temin edilen klinoptilolit örnekleri iyon değiştirme kapasiteleri açısından birbiriyle kıyaslanmıştır. Gerçek atık sular birden fazla katyon içerir bu yüzden, yarışan katyonlar varlığında klinoptilolit örneklerinin, atık suları arıtmadaki davranışı incelenmiştir. Son olarak amonyum, kurşun ve bakır yüklenmiş klinoptilolit örneklerinin proses sürdürülebilirliği açısından önem taşıyan, rejenerasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ışığında Marsid klinoptilolitinin diğerlerine üstün geldiği, klinoptilolit örneklerinin amonyum ve kurşuna katyonlarına karşı yüksek seçicilik gösterdiği, düşük akış hızlarının ve düşük başlangıç konsantrasyonun daha iyi arıtımla sonuçlandığı görülmüştür.

Title

REMOVAL OF NH4+, Pb2+ AND Cu2+ FROM WASTEWATER BY CLINOPTILOLITES

Abstract

Nowadays, water pollution has become a serious problem. Zeolites are naturally occuring crystalline aluminosilicates with a threedimensional framework structure, their cavities are occupied by exchangeable alkaline and alkaline-earth metal cations. The microporous crystalline structure of zeolites is able to exchange ionic species that have diameters that fit through the entry ports of internal zeolite framework, while larger species are excluded, giving rise to ion sieving properties. This sieving property enhance using zeolite for pollution control, in particular they have noticeable potential to purify wastewater. The study aims treating of wastewaters originated from small enterprises. In the study, ion exchange capacities of clinoptilolite samples originated from Marsid, Gördes and Bigadiç regions were investigated for ammonium, lead and copper cations under dynamic conditions. For this purpose, experiments were contucted by using bench-scale fixed bed column operated under continious down-flow mode. Effect of flow rate, effect of initial concentration, effect of sample type and effect of competing ions on ion exchange were investigated throughout the study.Eventually regeneration studies were performed in order to reuse loaded clinoptilolite. Ion exchange capacities of each sample evaluated based on breakthrough curves. In the light of the study,Marsid clinoptilolite was found superior to other samples. It was found that, clinoptilolite has high selectivity for amonium and lead ions. It has been seen that, lower flow rates and lower initial concentration results in enhanced treatment.

Anahtar Kelime

Adsorpsiyon, İyon Değişimi, Zeolitler, Zehirli Atıklar

Bilim Kodu

603




Sıra No :13175
Üniversite

506101023

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Nuran DEVECİ AKSOY

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Pelin UZUN

Başlık

YÜZEY AKTİF MADDELERLE MODİFİYE EDİLEN KLİNOPTİLOLİTİN ATIKSULARDAN HEKZAVALENT KROM GİDERİMİNDE KULLANIMI

Özet

Bu çalışmada, Bigadiç yöresinden çıkarılan klinoptilolitin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi sağlanarak atık sulardan Cr(VI) gideriminde etkili bir adsorban haline getirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kuvvetli asit çözeltisiyle H formuna getirilmiş olan klinoptilolit farklı alkil grubuna sahip 3 adet primer amin ile modifikasyona uğratılmıştır. Modifiye adsorbanların karakterizasyonu TGA (Termal Gravimetrik Analiz), FTIR (Fourier Transform Infrared Spektroskopisi) ve XRD (X-Ray Dağılımı) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Söz konusu analiz sonuçları literatürde elde edilen modifiye klinoptilolit analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve benzer sonuçlar elde edilmiştir. Modifiye klinoptilolitin karakterizasyonundan sonra Cr(VI) giderim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. En fazla karbon içeriğine sahip alkil grubunu içeren primer amin ile yapılan modifikasyonlar sonucunda elde edilen adsorban ile en yüksek Cr(VI) giderim kapasitesine ulaşılmıştır. Bundan sonra en uygun ortam şartlarını belirlemek için (pH, temas süresi, katı/sıvı oranı) çalışmalar yapılmış, adsorpsiyon izotermleri çıkarılmış, adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiği araştırılmıştır.

Title

USAGE OF SURFACTANT MODIFIED CLINOPTILOLITE FOR REMOVAL OF HEXAVALENCED CHROMIUM FROM WASTEWATER

Abstract

In this study, by providing an improvement on surface properties of clinoptilolite from Bigadiç, it is aimed to obtain an effective adsorbent for the removal of Cr(VI) from wastewater. To realize this aim, the H-clinoplolite accured by using strong acid solution was modified with 3 different primary amine surfactants which have different alkyl chain. The characterization of modified adsorbents was realized by TGA (Thermal Gravimetric Analysis), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and XRD (X-ray Diffraction) methods. The results gained from these analysis methods were compared with the previous analysis results from literature and similar results were obtained. After the characterization of adsorbents, the removal of Cr(VI) experiments were carried out. The adsorbent that was modified with the most hydrophobic surfactant which has the largest carbon content in alkyl chain provided the maximum adsorption capacity of Cr(VI). The experiments were continued on determining the conditions for maximum removal of Cr(VI) (pH, contact time, adsorbent dosage), detecting adsorption isotherms and investigating adsorption kinetics and thermodynamics.

Anahtar Kelime

Klinoptilolit, Yüzey Aktif, Krom

Bilim Kodu

0




Sıra No :14405
Üniversite

506052002

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç.Dr.Ahmet Sirkecioğlu

Tez Türü

Doktora

Ay

Aralık

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

AYDIN CAN ARAL

Başlık

ALKALİ POLİMER ELEKTROLİT MEMBRAN SENTEZLEMEK İÇİN YENİ BİR YÖNTEM VE YAKIT PİLİ UYGULAMASI

Özet

İyonik olarak yalıtkan bir polimer olan poli ether sulfon (PES) ile başlanarak, iletken membranlar daldırma-çöktürme yöntemi ile sentezlenmiştir. Sodyum hidroksit çözeltisi daldırma banyosu olarak kullanılmış ve PES/N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) polimer çözeltisi bu banyo içine anyonik olarak iletken membranların (AAEM) sentezlenmesi için daldırılmıştır. Daldırma banyosu sıcaklığı kontrol edilerek bu parametrenin sentezlenen membranlara yüklenen NaOH miktarı ile membran porozitesi üzerindeki etkisi çalışılmıştır. Farklı banyo sıcaklıklarında sentezlenen membranlardan alınan örnekler distile suda üç hafta boyunca bekletilmiş ve bu süre zarfında örneklerin ağırlık değişimleri ve içinde bekletilen suyun pH değerleri kayıt edilmiştir. Sonuç olarak sadece ağırlıkça % 0.16-0.27 arasında NaOH’ın suya salındığı görülmüştür. pH değerleri ilk 24 saat içinde maksimum değere ulaşıp daha sonrasında aynı kalmıştır. Sentezlenen membranların yakıt pili performansları sentez banyo sıcaklığına göre irdelenmiştir. En iyi sonuç 46°C de 13.04 mW.cm-2 ile elde edilmiştir. Kıyaslama amacı ile Nafion, Na+ iletken formuna dönüştürülmüş ve aynı koşullarda 11.82 mW.cm-2 zirve birim güç elde edilmiştir. Özetle, kompozit PES membranlar az farkla Nafion-Na+ membrandan daha iyi performans göstermiştir.

Title

A NOVEL METHOD FOR SYNTHESIS OF AN ALKALINE POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE AND ITS APPLICATION IN A FUEL CELL

Abstract

In this work a new method for synthesizing ion conductive polymers from insulating material is demonstrated for use in alkaline direct ethanol fuel cells (ADEFC). Using immersion precipitation technique with polyethersulfone dissolved in N-methyl-pyrrolidone, cast films are immersed in an aqueous NaOH coagulation bath. The effect of coagulation bath temperature on membrane NaOH loading, water free porosity, leaching out of NaOH and fuel cell performance is studied. The fuel cell performances of the synthesized membranes are benchmarked against the Na+ form of Nafion 117®. 13.04 mW.cm-2 maximum power density (MPD) is obtained with the synthesized membranes whereas 11.82 mW.cm-2 MPD is obtained with the modified Nafion. Increasing bath temperature caused more NaOH loading to the membranes; however the best MPD is obtained at an intermediate coagulation bath temperature of 46°C and the highest open circuit voltage is obtained at 66°C. Leaching out of NaOH in stagnant distilled water was insignificant for the synthesized membranes whereas the residual NMP adversely affected the ADEFC performance.

Anahtar Kelime

Alkali direkt etanol yakıt pili, daldırma-çöktürme yöntemi, AAEM, modifiye Nafion, yakıt alkalinitesi, yakıt pili performansı

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :13373
Üniversite

506101010

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Hale GÜRBÜZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Burcu Sözer

Başlık

YAĞ+YAĞ ASİDİ+ÇÖZÜCÜ SİSTEMİNİN SIVI-SIVI FAZ DENGELERİNDE KISMİ GLİSERİDLERİN ETKİSİ

Özet

Ham bitkisel yağlardan, gıda veya endüstriyel amaçlı kullanıma uygun yağ elde etmek üzere yağın oksidasyon direncini, tadını ve kokusunu bozarak tüketiminde sorun yaratan serbest yağ asitlerinin (SYA) giderilmesi, rafine yağ kalitesi ve fiyatına en fazla etkiyi yapan adım olarak büyük önem taşır. Asit giderme işlemi için sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan prosesler, endüstride uygulanmakta olan kimyasal (alkali nötralizasyonu) ve fiziksel (distilasyon) yöntemlere alternatif olarak geliştirilen diğer yöntemlere göre öne çıkmaktadır. Ortam sıcaklığında ve atmosfer basıncında uygulanması nedeniyle daha az enerji tüketen “ılımlı” bir ayırma yöntemi olması ve atık probleminin olmaması, sıvı-sıvı ekstraksiyonunun en önemli avantajlarını oluşturmaktadır. Sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan alternatif proseslerin endüstriyel ölçekte geliştirilmesi için bitkisel yağ+yağ asidi+çözücü sistemlerine ilişkin sıvı-sıvı faz denge verileri temel oluşturmaktadır. Ancak, bu konuda literatürde yer alan veriler son yıllarda gerçekleştirilen sınırlı sayıdaki çalışmalara dayanmaktadır. Konuyla ilgili verilerin azlığı; ayrıca, bu verilerin genellikle rafine yağ+saf yağ asidi+çözücüden oluşan model karışımlarla elde edilmiş olması nedeniyle konu hala araştırmaya açık bir alan olarak önem taşımaktadır. Rafine yağ+saf yağ asidi+çözücüden oluşan model sistemler, yağların doğal hidrolizi sonucunda SYA ile birlikte oluşan kısmi gliseridleri içermezler. Hidrolizlenmiş yağlarda doğal olarak bulunan kısmi gliseridlerin, sıvı-sıvı ekstraksiyon için önemli olan faz dengeleri üzerine etkisi olabileceği öngörüldüğünden, bu çalışmada bu etkinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla gerçekleştirilen deneysel çalışmada, sıvı-sıvı faz dengelerinin belirlenmesi için kullanılan yağ-yağ asidi-çözücü sistemleri, asit değeri doğal olarak hidrolizle değişen, dolayısıyla içerdiği SYA yanında hidroliz reaksiyonu ile oluşan farklı miktarlarda kısmi gliseridleri de içeren bir yağ kullanılarak hazırlanmıştır. % 82 etanol içeren sulu etanol veya mutlak saflıkta metanol olmak üzere iki farklı çözücü için farklı sürelerde hidroliz sonucunda SYA ve kısmi gliserid içeriği değiştirilen çörek otundan elde edilen yağ (çözücü/yağ oranı 2:1) kullanılarak hazırlanan ÇOY+SYA+%82EtOH ve ÇOY+SYA+MeOH karışımları, 25ºC veya 30ºC’de çalkalamalı bir su banyosunda 24 saat bekletilmesi ile dengeye ulaşması sağlanmış; karışımın santrifüjlenmesi ile ayrılan rafinat ve ekstrakt fazlarının SYA, çözücü ve nötr yağ içerikleri ile bu çalışmada etkisi incelenen kısmi gliseridlerin ham yağ, rafinat ve ekstrakt fazlardaki içerikleri belirlenmiştir. Elde edilen iki sıvı-sıvı faz diyagramının benzer koşullarda (sıcaklık, çözücü cinsi) saf sistemler için elde edilmiş literatür verileriyle kıyaslanmıştır. Ayrıca, kısmen asitliği giderilmiş ve doğal olarak kısmi gliserid içeriği düşürülmüş çörek otu yağı kullanılarak yağ+saf yağ asidi+çözücü sistemi hazırlanarak kısmi gliserid etkisinin sıvı-sıvı faz dengelerinde belirgin olarak görüldüğü yüksek asitlik bölgesi için kıyaslama yapılmıştır. Bu kıyaslamalar sonucunda elde edilen bulgulara göre: • KG’lerin ÇOY+SYA+çözücü sistemi sıvı-sıvı faz dengeleri üzerinde dikkate değer bir etkisi bulunmaktadır. • Yağda SYA oluşumunun sonucunda doğal olarak meydana gelen polar yapılı KG’lerin ikili heterojen faz bölgesini biraz daralttığı belirlenmiştir. Bu etki özellikle KG derişiminin de yüksek olduğu yüksek SYA içerikli bileşimlerde (faz diyagramı üst bölgesi) belirginleşmektedir. • KG’lerin varlığı, her iki çözücü sisteminde de bağlantı doğrularının eğimini rafine yağ + saf yağ asidi + çözücüden oluşan model karışımlarda elde edilen bağlantı doğrularına kıyasla belirgin şekilde değiştirmektedir. Bu değişimin sonucu olarak SYA’lerinin dağılım katsayısı KG’lerin varlığında düşmektedir. Bu durum çözücülerin SYA ekstraksiyon kapasitesini düşürmektedir ve özellikle yüksek asitli yağlardan sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan asit giderme proseslerinin tasarımında dikkate alınması gereklidir. • Kullanılan çözücülerin polaritelerinin hemen hemen aynı olması nedeniyle, hem ÇOY+SYA+%82EtOH hem de ÇOY+SYA+MeOH sistemlerinde çözücülerin SYA seçicilikleri hemen hemen aynı olup, başlangıç yağındaki SYA derişiminin ve buna paralel olarak KG derişiminin artmasıyla azalmaktadır. • Çözücü ekstraksiyonu ile asit giderme yönteminin endüstriyel uygulamalarda kullanımı için sıvı-sıvı faz denge verileri üzerine daha çok çalışma yapılmasına ihtiyaç vardır. Bu çalışmalarda, ham yağdan kaynaklanan bütün önemli bileşenlerin etkisi göz önünde bulundurulmalıdır.

Title

EFFECT OF PARTIAL GLYCERIDES ON EQUILIBRIUM DATA FOR THE SYSTEM OF VEGETABLE OIL+ FATTY ACIDS+ SOLVENT

Abstract

The crude oil, extracted from oilseeds is a mixture of triglycerides, partial glycerids (mono- and diglycerides), free fatty acids (FFA), phosphatides, pigments, sterols and tocopherols. The complete steps of treatment to make the oil suitable for edible use is called refining and usually refers to the operations of pretreatment, deacidification, bleaching and deodorization. Crude oils consist of varying quantity of FFA along with triglycerides and increase of that has negative effects on the oxidation rancidity, flavor and odor of edible oil. FFA can be formed, however, by enzyme (lipase) action, after the oilseeds harvested. Hydrolysis of ester bonds in oils resulting in the liberation of FFA, may be caused by enzym action or by heat and moisture. In oils industry, the removal of free fatty acids (deacidification) of oils is important not only for the consumer acceptance but also because it has the maximum economic impact on production. Industrially the two most commonly used methods for refining are chemical (alkali neutralization) and physical (distillation) deacidification. However, for oils with high acidity, chemical refining causes high loses of neutral oil due to saponification and emulsification. The physical method is also a feasible process for deacidification of high acid oils. For deacidification of high acid oils this method has several advantages over traditional alkali deacidification such as reduced oil losses, simplified operation, less steam, water and power consumption, and reduced generation of environmental pollutants. However, it has also some inconveniences such as very stringent pretreatment requirements and unsuitable for heat sensitive oils. The basic unit operations in vegetable oil processing have remained relatively unchanged for 6-7 decades. Because of the several drawbacks to today’s technology, alternative approaches are needed to overcome these drawbacks. New approaches for deacidification of vegetable oils have been proposed in literature, such as biological deacidification, chemical reesterification, supercritical fluid extraction, membrane processing and solvent (liquid-liquid) extraction. Liquid-liquid extraction, which is based on the differences in the solubility of FFA and triglycerides in a organic solvent, has been receiving attention due to its advantages in comparison to conventional and the other alternative processes. It can be carried out under mild conditions (at room temperature and atmospheric pressure), thereby reducing the energy consumption. Besides, liquid-liquid extraction has the advantages of avoiding the formation of waste products and reducing the loss of neutral oil. Furthermore, solvent stripping from deacidified oil and solvent recovery from extract stream can be easily performed by evaporation at relatively low temperatures. For industrial adoption of liquid-liquid extraction as a deacidification method, it is necessary to generate liquid-liquid equilibrium data of the vegetable oil + free fatty acid + solvent systems. However, the data existing in the related literature is limited to just a few studies conducted only in the recent years. Furthermore, most of these data has been obtained by using model systems, which consist of refined oil + fatty acid + solvent . The model systems consisting of refined oil + pure fatty acid + solvent exclude partial glycerides as a result of hydrolyze reaction of neutral oils with the product of FFA. Because of the prediction of the partial glycerides in the hydrolised crude oil could affect the phase equilibrium important for the liquid-liquid extraction; the purpose of the present study is the investigation of this effect. As a result of hydrolyze reaction, raw vegetable oils contains partial glycerides in addition to FFAs. On the other hand, these compounds are not exist in the model systems prepared by using the refined vegatable oils. These compounds may have an important effect on the liquid-liquid phase diagram. The presence of partial glycerides may change the distribution of FFAs between the phases. Therefore, the aim of the present study is to investigate the effect of partial glycerides on the liquid-liquid equilibrium data of the vegetable oil + free fatty acid + solvent systems. For this aim, black cumin (Nigella Sativa L.) seed oil (BCS oil) was selected for preparing the vegetable oil + free fatty acid + solvent system. The reason for this choice is the increase in FFA and partial glyceride content of the oil in ground black cumin (Nigella Sativa L.) seeds by rapid hydrolysis reaction as a result of high lipase activity. In the dormant seeds lipase enzymes are generally inactive, but when the seeds are ground to obtain the oil, the lipase and oil come into direct contact and enzymatic hydrolysis reactions commence immediately. Since the black cumin (Nigella Sativa L.) seed oil contains both FFAs and partial glycerides, unlike the model systems, vegetable oil + free fatty acid + solvent systems were prepared by mixing the oil with the selected solvents without extra addition of FFAs. Aqueous ethanol (82% EtOH) and anhydrous methanol (MeOH) were selected as solvents. In the edible oil processing ethanol is considered as an appropriate solvent because it has low toxicity, easy recovery in the process, good values of selectivity and distribution for FFAs. Moreover, with EtOH, the loss of neutracetical compounds during liquid-liquid extraction is relatively low. Although FFA distribution coefficient decreases slightly by adding water to the ethanol, because of large increase in the heterogeneous region and in the selectivity in the presence of water, aqueous ethanol (82% EtOH) was preferred. MeOH is already used as reactant in the production of biodiesel. Therefore, it is appropriate for deacidification of high acidity vegetable oils by liquid-liquid extraction for using as raw material in biodiesel production. Based on the rapid hydrolysis of oil in the ground black cumin (Nigella Sativa L.) seed, in order obtain oils with varying FFAs and partial glyceride contents ground seeds were hold at ambient conditions for varying periods of time. The oil was obtained either by solvent extraction or by cold pressing of the seeds. For the determination of liquid-liquid equilibrium data, BCS oil were mixed with the selected solvents in the volume ratio solvent/oil 2:1. Then, the mixtures were hold in a thermostatic shaker (Julabo SW23) at a selected temperature for 24 hours. The shaking frequency was adjusted to 150 rpm in all experiments. After this treatment, the mixtures were centrifuged for 1 h at 3500 rpm and the clear phases were separated. For determining the composition of both phases the concentration of FFAs was determined by titration with an automatic buret. The total solvent concentration was determined by evaporation in a rotary evaporator. Having determined the concentration of FFAs and the solvent, the concentration of triglycerides was obtained by difference. The content of partial glycerides in the BCS oils and in the raffinate phases was determined by classical column chromatography. As stationary phase silica gel was used. The predicted effects of partial glycerides on the liquid-liquid equilibrium data were examined by comparing the experimental data obtained in this study with the data taken from the literature. For this comparison the data taken from the literature was selected among the data obtained under the same equilibrium conditions (temperature, type of solvent) but by using model systems, namely refined oil+FFA+solvent. The liquid-liquid equilibrium data of “BCS oil +FFAs+82% EtOH” system was compared with the data of “Refined Grapeseed Oil+Linoleic Acid+82% EtOH”. The liquid-liquid equilibrium data of “BCS oil +FFAs+ MeOH” system was compared with the data of “Corn Oil+Oleic Acid+MeOH”. In order to verify the conclussions obtained from the comparisons, additional equilibrium experiments with one selected initial acidity of BCS oil were performed for each system (“BCS oil +FFAs+82% EtOH” and “BCS oil +FFAs+ MeOH”). For these experiments the BCS oil was partially deacidified by ethanol extraction.After this treatment the acidity of the partially deacidified BCS oil was readjusted to a selected value. Because the differences between the equilibrium data of model systems and the systems investigated in this study are more pronounced on the high acidty region of the phase diagrams, these reference experiments were performed with BCS oil containing FFAs of about 31%. As a result of this study, it was concluded that: • the partial glycerides have considerable impact on the liquid-liquid equilibrium data of BCS oil +FFAs+Solvent system. • the presence of partial glycerides in raw vegetable oils slightly increases binary heterogeneous phase region. This effect is more noticable on the high acidity region of the phase diagrams. • both in “BCS oil +FFAs+82% EtOH” system and “BCS oil +FFAs+ MeOH” system the more remarkable effect of partial glycerides on the liquid-liquid equlibrium is the change of the slopes of tie lines. This change is also more noticable on the high acidity region of the phase diagrams. This effect is to decrease the distribution coefficient of FFAs. Therefore, decreasing capacity of solvent for extracting FFAs should be considered in the design of liquid-liquid extraction processes for deacidification of high acidity vegetable oils. • the selectivity of 82% EtOH and anhydrous MeOH for FFAs is almost same because of their similar polarities. The selectivity of both solvents decreases with increasing partial glyceride content of the oil. • industrial scale applications of solvent extraction as deacidification process require further investigations on the related liquid-liquid equilibrium data and models.

Anahtar Kelime

Sıvı-sıvı faz dengesi, Kısmi gliseridler, Çörek otu yağ, serbest yağ asitleri

Bilim Kodu

603




Sıra No :13350
Üniversite

506081031

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Özgül Özcan TAŞPINAR

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Elvan DEMİRBAĞ

Başlık

VÜCUT SIVILARINDAN BİYOGÖSTERGE AYRIMI İÇİN ANTİKOR BAĞLI MAGNETİK NANOPARTİKÜL ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Özet

Bu çalışmada, kompleks biyolojik matriksler içerisinden astım biyogöstergelerini ayırmada kullanılabilecek antikor bağlanmış magnetik demir oksit (Fe3O4: magnetit) nanopartikülleri sentezlenmiştir. Sentez aşamasında, molce 1’e 2 oranında demir (II) sülfat ve demir (III) klorür çözeltileri ile amonyum hidroksit (NH4OH) reaksiyona sokulmuştur. Nanopartiküllerin stabilizasyonu için oleik asit, yüzey işlevselleştirilmesi için kitosan (chitosan) ve çapraz bağlama reaksiyonu için de glutaraldehid kullanılmıştır. Sentezlenen nanopartiküllerin karakterizasyonu FT-IR, XRD ve TEM kullanılarak gerçekleştirilmiş ve magnetit nanopartiküllerinin kitosan ve glutaraldehid ile birlikte başarılı bir şekilde sentezlendiği saptanmıştır. Sonraki aşamada, üretilen bu nanopartiküllere antikor (anti-Cys-LTs ya da anti-8-iso PGF2α) eklenmiş ve bu şekilde işlevselleştirilen nanopartiküller, Cys-LTs ve 8-iso PGF2α moleküllerini bulundukları ortamdan ayırmada kullanılabilecek hâle getirilmiştir (immünomagnetik nanopartikül). Çalışmadaki ayırma prensibi, magnetik nanopartiküllere bağlanmış olan antikorlar ile matrikste (EBC) bulunan antijenler (biyogösterge) arasında spesifik bir kompleks oluşturma ve bu kompleksin güçlü bir mıknatıs yardımıyla bulunduğu ortamdan ayrılmasına dayanmaktadır. Biyogöstergelerin miktarları yüksek performanslı sıvı kromatografisi ile birleştirilmiş kütle spektrometre cihazı (HPLC-MS) ile saptanmıştır. Bu çalışmada uygulanan analitik prosedür optimize edilmiş ve optimum koşullar doğrulanmıştır. Daha sonra bu yöntem, astım teşhisi konmuş hastalardan ve kontrol grubunu oluşturan sağlıklı bireylerden alınan gerçek EBC örnekleri üzerinde analitik olarak da test edilmiştir.

Title

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF MAGNETIC NANOPARTICLES WITH ANCHORED ANTIBODIES FOR BIOMARKER SEPARATION FROM BODY FLUIDS

Abstract

In this study, magnetic iron oxide nanoparticles, magnetite (Fe3O4) were synthesized through the co-precipitation method of ferrous (Fe2+) and ferric (Fe3+) aqueous solutions by addition of a base (NH4OH). To prevent the agglomeration among the particles oleic acid was used. Then chitosan was added to coat on the surface of the Fe3O4 nanoparticles as a polymeric shell. The amino groups on the chitosan were cross-linked using glutaraldehyde, and finally the magnetic Fe3O4–chitosan nanoparticles were obtained. The characterization of the particles was performed by the XRD, FTIR and TEM. After synthesizing the magnetic Fe3O4–chitosan nanoparticles, the immunomagnetic nanoparticles were prepared by immobilizing antibodies on the surface of the particles. These immunomagnetic nanoparticles were used to separate cysteinyl leukotrienes (Cys-LTs: LTC4, LTD4, and LTE4) and 8-iso Prostaglandin F2α (8-iso PGF2α), which are essential biomarkers of asthma and oxidative stress present in exhaled breath condensate (EBC), respectively. The principle of separation method was based on forming an antibody-antigen (antibody-biomarker) interaction owing to antibodyʼs ability to form a specific complex with antigens and isolating targeted molecules by applying an external magnetic field. The amount of separated molecules was measured by a highly selective and sensitive detection method: high performance liquid chromatography–mass spectrometry (HPLC-MS). The analytical procedure was optimized, validated and analytically tested on real EBC samples collected from patients diagnosed with two sub-types of bronchial asthma (occupational asthma and hard-to-treat asthma) and on the control group of healthy subjects.

Anahtar Kelime

magnetik nanopartikül, immünomagnetik nanopartikül, magnetit, immünomagnetik ayırma, astım biyogöstergesi, yoğunlaştırılmış soluk havası, 8-isoprostan, sisteinil lökotrien

Bilim Kodu

603




Sıra No :13261
Üniversite

506101009

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. Devrim Barış Kaymak

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Barış Demirel

Başlık

REAKTİF DİSTİLASYON KOLONLARIN İKİ VE ÜÇ NOKTA SICAKLIK KONTROLLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Özet

Bu çalışmada, bir reaktif distilasyon kolonunda üç farklı relatif uçuculuk değerine sahip iki reaktan-iki ürün içeren reaksiyon sistemi tanımlanmış ve bu üç ayrı sistem için iki ve üç nokta sıcaklık kontrolüne sahip iki farklı kontrol yapısı ve bu kontrol yapıları için iki farklı raf seçim yöntemi karşılaştırılmıştır. Bu kontrol yapıları CS2TI, CS2TII, CS3TI ve CS3TII olarak adlandırılmış ve her birinin kontrol edici ayarları otomatik ayar testi uygulanarak yapılmıştır. Bu kontrol yapılarının dinamik davranımları üretim hızındaki ±%20’lik değişikliklere ve taze besleme akımlarındaki %5’lik safsızlıklara karşı incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, üç farklı relatif uçuculuk değeri için de üç nokta sıcaklık kontrol yapılarının iki nokta sıcaklık kontrol yapılarına göre daha iyi olduğu ve üç nokta sıcaklık kontrol yapıları arasında da CS3TII kontrol yapısının CS3TI kontrol yapısından daha iyi olduğu görülmüştür.

Title

COMPARISON OF TWO AND THREE POINT TEMPERATURE CONTROL FOR REACTIVE DISTILLATION COLUMNS

Abstract

In this study, two reactans-two products reaction systems which have three different relative volatilities column are defined in a reactive distillation and two different control structures which have two and three point temperature control structures and two different tray selection methods are compared. This comparison is done for three reaction systems which have different relative volatilities. This control structures are named as CS2TI, CS2TII, CS3TI and CS3TII and controller settings are done by using auto-tuning test for each of them. The dynamic behaviours of these control structures are investigated against to 20±% production rate handle changes and 5% purities in fresh feed streams. According to results, it is seen that three point control structures are better than two point control structures and CS3TII which is formed by using different tray selection method in three point control structures

Anahtar Kelime

Reaktif Distilasyon, Sıcaklık Kontrol, Relatif Uçuculuk

Bilim Kodu

6030202




Sıra No :13251
Üniversite

506101007

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. M. Göktuğ AHUNBAY

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Ayşe KILIÇ

Başlık

CO2 AYIRMA AMAÇLI Sod-ZMOF/MATRİMİD KARIŞIK MATRİSLİ MEMBRANLAR

Özet

Bu çalışmada, sodalit topolojisine sahip zeolit benzeri metal-organik kafes (sod-ZMOF) sentezlenerek, CO2/CH4 ayırmaya yönelik olarak karışık matrisli membran (KMM) yapımında kullanılmıştır. Ayrıca sentezlenen sod-ZMOF’a Na+ katyonları ile iyon değişimi yapılarak, iyon değişiminin malzemeye ve membrandaki gaz ayırma performansına etkisi incelenmiştir. Polimer matrisi olarak ticari Matrimid® 5218 kullanılmıştır. Sentezlenen sod-ZMOF’un yapısal ve ısıl karakterizasyonu tamamlandıktan sonra polimer içerisine dağınık faz olarak katılarak KMM hazırlanmıştır. Hazırlanan membranlar taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını toz difraktometre (XRD), termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile karakterize edildikten sonra; CO2/CH4 ayırma performansları sabit hacim-değişken basınç yöntemi ile saf gaz geçirgenlikleri ölçülerek incelenmiştir. Karışık matrisli membranlara ait SEM görüntüleri sod-ZMOF taneciklerinin Matrimid matrisi içerisinde homojen bir şekilde dağıldığını ve MOF/polimer arayüzey morfolojisinde kusurların olmadığını göstermiştir. Saf gaz geçirgenlik ölçümleri sonucunda da, polimer matrisi içerisine katılan MOF miktarı arttıkça CH4 ve CO2 geçirgenlikleri artarken seçicilikte önemli bir azalma olmadığı görülmüştür. Böylece, geçirgenlik sonuçları da sod-ZMOF taneciklerinin Matrimid matrisi içinde seçici olmayan boşluklar oluşmadan iyi bir şekilde dağılabildiğini kanıtlamış ve sod-ZMOFun polimer membranların CO2/CH4 ayırma performansını artırabileceğini göstermiştir.

Title

Sod-ZMOF/MATRIMID MIXED MATRIX MEMBRANES FOR CO2 SEPARATION

Abstract

In the present study, sod-ZMOF crystals (zeolite-like metal organic framework having a sodalite topology) were synthesized with the aim of polymer/MOF mixed matrix membrane (MMM) development for CO2/CH4 separation. As-synthesized sod-ZMOF samples were also ion-exchanged with Na+ cations to examine the effect of ion-exchange on the material characteristics and gas separation properties of the MMMs. Following characterization of the crystals, they were incorporated into Matrimid® polyimide matrix to form dense MMMs by solvent-casting method. After the prepared membranes were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimeter (DSC), their CO2/CH4 separation performances were determined by measuring pure gas permeabilities with constant volume-variable pressure method. SEM images of the MMMs showed that ZMOF particles were dispersed homogenously in the polymer matrix and there were no apparent voids or defects at the filler/polymer interface. According to the pure gas permeability measurements of the membranes, CH4 and CO2 permeabilities increased as the amount of incorporated MOF increased, while there was no significant change in the ideal selectivities. Thus, the permeability results also proved that the sod-ZMOF particles could disperse well in the Matrimid matrix without forming nonselective voids and they could increase the CO2/CH4 separation performance of the polymer membranes.

Anahtar Kelime

Metal organik kafes, karışık matrisli membran, CO2 ayırma

Bilim Kodu

6030200




Sıra No :13790
Üniversite

506101041

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Yüksel AVCIBAŞI GÜVENİLİR

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Tuğçe Tuğlu

Başlık

ENZİMATİK POLİKAPROLAKTON-POLİETİLENGLİKOL KOPOLİMERİZASYONU ve REAKSİYON PARAMETRELERİNİN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Özet

Bu çalışmada polikaprolakton-polietilen glikol kopolimeri, enzim katalizörlüğünde başarı ile sentezlenmiştir. Kullanılan enzim Candida antarctica Lipaz B’ dir. Kopolimerlerdeki polietilen glikol miktarının ve reaksiyona etkide bulunan başlatıcı türü, sıcaklık ve enzim miktarı gibi parametrelerin elde edilen kopolimerlerin molekül ağırlıklarına ve termal özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kopolimerlerin karakterizasyonu FTIR ve 1H-NMR ile yapılmış, molekül ağırlıkları ve polidispersiteleri GPC ile tespit edilmiş, kopolimerlerin termal davranımları ise DSC ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürde yer alan daha önce gerçekleştirilmiş çalışmalarda elde edilen sonuçlarla örtüşmektedir.

Title

ENZYMATIC COPOLYMERIZATION OF POLYCAPROLACTONE-POLYETHYLENE GLYCOL AND INVESTIGATION OF EFFECTS OF REACTION PARAMETERS

Abstract

In this study, polycaprolactone-polyethylene glycol copolymers were succesfully synthesized by using enzyme as a catalyst. The enzyme that was used is Candida antarctica Lipase B. The effects of the amount of polyethylene glycol and the reaction parameters as temperature, type of initiator and amount of enzyme on the molecular weight, polydispersity and the thermal properties of the polycaprolactone-polyethylene glycol copolymers were investigated. Characterization of the copolymers were done by using FTIR spectroscopy and 1H-NMR analysis. Molecular weight and the polydispersity of the copolymers were measured by GPC and thermal behaviour of the copolymers were determined by DSC. All the results were compatible with the results of the studies presented in the literature.

Anahtar Kelime

Polikaprolakton-polietilen glikol kopolimeri, enzimatik polimerizasyon, reaksiyon parametreleri

Bilim Kodu

603




Sıra No :13179
Üniversite

506101023

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Nuran Deveci Aksoy

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Pelin Uzun

Başlık

YÜZEY AKTİF MADDELERLE MODİFİYE EDİLEN KLİNOPTİLOLİTİN ATIKSULARDAN HEKZAVALENT KROM GİDERİMİNDE KULLANIMI

Özet

Bu çalışmada, Bigadiç yöresinden çıkarılan klinoptilolitin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi sağlanarak atık sulardan Cr(VI) gideriminde etkili bir adsorban haline getirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kuvvetli asit çözeltisiyle H formuna getirilmiş olan klinoptilolit farklı alkil grubuna sahip 3 adet primer amin ile modifikasyona uğratılmıştır. Modifiye adsorbanların karakterizasyonu TGA (Termal Gravimetrik Analiz), FTIR (Fourier Transform Infrared Spektroskopisi) ve XRD (X-Ray Dağılımı) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Söz konusu analiz sonuçları literatürde elde edilen modifiye klinoptilolit analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve benzer sonuçlar elde edilmiştir. Modifiye klinoptilolitin karakterizasyonundan sonra Cr(VI) giderim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. En fazla karbon içeriğine sahip alkil grubunu içeren primer amin ile yapılan modifikasyonlar sonucunda elde edilen adsorban ile en yüksek Cr(VI) giderim kapasitesine ulaşılmıştır. Bundan sonra en uygun ortam şartlarını belirlemek için (pH, temas süresi, katı/sıvı oranı) çalışmalar yapılmış, adsorpsiyon izotermleri çıkarılmış, adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiği araştırılmıştır.

Title

USAGE OF SURFACTANT MODIFIED CLINOPTILOLITE FOR REMOVAL OF HEXAVALENCED CHROMIUM FROM WASTEWATER

Abstract

In this study, by providing an improvement on surface properties of clinoptilolite from Bigadiç, it is aimed to obtain an effective adsorbent for the removal of Cr(VI) from wastewater. To realize this aim, the H-clinoplolite accured by using strong acid solution was modified with 3 different primary amine surfactants which have different alkyl chain. The characterization of modified adsorbents was realized by TGA (Thermal Gravimetric Analysis), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and XRD (X-ray Diffraction) methods. The results gained from these analysis methods were compared with the previous analysis results from literature and similar results were obtained. After the characterization of adsorbents, the removal of Cr(VI) experiments were carried out. The adsorbent that was modified with the most hydrophobic surfactant which has the largest carbon content in alkyl chain provided the maximum adsorption capacity of Cr(VI). The experiments were continued on determining the conditions for maximum removal of Cr(VI) (pH, contact time, adsorbent dosage), detecting adsorption isotherms and investigating adsorption kinetics and thermodynamics.

Anahtar Kelime

Klinoptilolit, Yüzey Aktif, Krom

Bilim Kodu

6030000




Sıra No :13740
Üniversite

506091034

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Devrim Barış KAYMAK

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Eda HOŞGÖR

Başlık

KLOROFORM/METANOL AZEOTROPİK KARIŞIMI İÇİN BASINÇ DEĞİŞTİRMELİ VE EKSTRAKTİF DİSTİLASYON YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Özet

Ekstraktif distilasyon ve basınç değiştirmeli distilasyon ikili homojen azeotrop karışımları ayırmada en sık kullanılan yöntemlerdendir. Ekstraktif distilasyon yönteminin kullanılabilmesi için ygun bir çözücü bulunmalıdır. Azeotrop bileşimi basınç değişimi ile önemli derecede değişiyorsa basınç değiştirmeli distilasyon yöntemi uygundur. Bu çalışmada ilaç ve biyoteknoloji endüstrilerinin organik atığı olan klorofrom/metanol ikili karışımının ekstraktif ve basınç değiştirmeli yöntemler için yatışkın hal tasarımları ve ekonomik analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Klorofrom/metanol ikili karışımı 1 atm basınçta, 327 K sıcaklıkta molar olarak % 66 kloroform bileşminde azeotrop oluşturmaktadır. 10 atm basınçta ise azeotrop bileşimi 405.6 K sıcaklıkta molar olarak % 41.5 kloroformdur. Buna göre basınç ile azeotropik bileşim oldukça değiştiği için basınç değiştirmeli distilasyon yöntemi kullanılabilir. Ekstraktif distilasyonda 1-Propanol uygun çözücü olarak kullanılmıştır. Ürün saflıkları %99.5 olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında basınç değiştirmeli distilasyonun, ekstraktif distilasyondan ekonomik olduğu görülmüştür.

Title

COMPARISON OF EXTRACTIVE DISTILLATION AND PRESSURE SWING DISTILLATION FOR CHLOROFORM/METHANOL SEPARATION

Abstract

Extractive distillation and pressure swing distillation are two of the most common methods for separating a binary homogeneous azeotrope. When a suitable solvent can be found, extractive distillation is effective. If the composition of the azeotrope changes significantly with pressure, pressure swing method is effective. This study compares steady state designs and economics of these two methods for separation of chloroform/methanol binary system which is an organic waste of pharmaceutical and biotechnology industries. The binary mixture exhibits a minimum boiling azeotrope with 66 mol % chloroform at 327 K and 1 atm. At 10 atm azeotrope composition is 41.5 mol % chloroform at 405.6 K, so pressure swing method is feasible. 1-Propanol is the suitable solvent for extractive distillation method. Purities are set 99.5% for two of the products. Pressure swing distillation method is found to be much more economical when compared by total annual cost results.

Anahtar Kelime

Ekstraktif distilasyon, Basınç değiştirmeli distilasyon, Azeotrop

Bilim Kodu

603




Sıra No :13243
Üniversite

506111007

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. F. Seniha GÜNER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Ece Gizem ÇAKMAK

Başlık

ŞEKİL HAFIZALI POLİÜRETANLARIN PERFORMANSLARINA ZİNCİR UZATICI MİKTARI ETKİSİNİN BELİRLENMESİ

Özet

Şekil hafıza özellikli poliüretanların, biyouyumlulukları ve yüksek mekanik özellikleri sebebiyle biyomedikal alanlarda kullanılmaları araştırma konusudur. Şekil hafıza özelliği; yumuşak bölgenin zincir uzunluğuna, yumuşak ve sert bölge oranına, kullanılan zincir uzatıcı cinsi ve miktarına göre değişiklik gösterir. Bu çalışmada, poliüretan sentezinde poliol kaynağı olarak PEG, izosiyanat kaynağı olarak hegzametilen diizosiyanat (HDI) ve zincir uzatıcı olarak 1,4-bütandiol (BD) kullanılarak katalizör ve çözücü kullanılmadan üç farklı zincir uzatıcı oranında ve iki farklı PEG (PEG 1500 ve PEG 3000) kullanılarak biyomedikal saflıkta PU filmler sentezlenmiştir. Çalışmada sentezlenen poliüretanlar için zincir uzatıcı miktarının şekil kararlılığı (Rf) ve şekil hatırlama (Rr) özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Hazırlanan polimerler FT-IR ile karakterize edilmiştir. Polimerlerin ısıl özellikleri ise DSC cihazı ile, viskoelastik özellikleri ise DMA cihazı ile belirlenmiştir. Polimer filmlerin jel içerikleri, çapraz bağ yoğunlukları, kristalografik yapıları, şişme oranları ve hidrofilik özellikleri incelenmiştir. Filmlerin şekil hafıza özellikleri bükülme testi ile belirlenmistir. Çalışma sonunda elde edilen verilere göre, vücut sıcaklığına yakın geçiş sıcaklığına ve düşük temas açısına sahip olan poliüretan malzeme sentezlenebilmiştir.

Title

AN INVESTIGATION THE EFFECT OF AMOUNT OF CHAIN EXTENDER ON THE PERFORMANCE OF SHAPE MEMORY POLYURETHANES

Abstract

Using shape memory polyurethanes in biomedical applications, is one of the important research subject, due to their high mechanical properties and biocompatibilities. Shape memory property varies depending on the chain length of the soft region, the soft and hard area ratio, type and amount of chain extender. In this study, polyurethane films with biomedical purity were synthesized using, polyethylene glycol (PEG) as polyol, hexamethylene diisocyanate (HDI) as isocyanate, and 1,4-butanediol (BD) as chain extender via catalyst and solvent free polyurethane synthesis where three different ratio of chain extender and two different PEG (PEG 1500 and PEG 3000) were used. In this study, for the synthesized polyurethane films, the effect of amount of chain extender on shape fixity (Rf) and shape recovery (Rr) properties were investigated. Polymers were characterized by FT-IR. Thermal properties of polymers were determined with DSC device, the viscoelastic properties were determined with DMA device. Gel contents, cross-link densities, crystallographic structures, swelling ratios and hydrophilic properties were examined. Shape memory properties of the films were determined by bending test. According to data obtained at the end of the study, polyurethane materials with transition temperatures that close to the body temperature and with low contact angle were synthesized.

Anahtar Kelime

Poliüretan, şekil hafıza özelliği, biyomalzeme

Bilim Kodu

603




Sıra No :14004
Üniversite

506061002

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. A. Tuncer ERCİYES

Tez Türü

Doktora

Ay

Temmuz

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Çiğdem TAŞDELEN YÜCEDAĞ

Başlık

KAPROLAKTONUN HALKA AÇILMASI POLİMERİZASYONU İLE FONKSİYONEL POLİMERLERİN SENTEZİ VE BAĞLAYICI OLARAK KULLANIMLARI İÇİN MODİFİKASYONLARI

Özet

Bu tezde, organik kaplama uygulamalarına yönelik olarak yeni yağ-temelli polimerik bağlayıcılar geliştirilmiştir. Bu amaçla, ε-Kaprolakton (KL) monomerinin halka açılması polimerizasyonu (HAP) ile fonksiyonel polimerler hazırlanmış ve iki farklı strateji kullanılarak modifiye edilmiştir. İlk stratejide, yağ-temelli poliester, ayçiçek yağı kısmi gliseritleri (AYKG) varlığında KL’nin HAP’ı ile hazırlanmıştır. Daha sonra, bu makromonomer üretan bağlarıyla benzokzazin monomerine bağlanmıştır. İkinci stratejide, bir vinil fonksiyonel poliester temelli makromonomer 2-hidroksietil metakrilat başlatıcısı varlığında KL’nin HAP’ı ile elde edilmiştir. Elde edilen makromonomerin, stiren ve vinil trimetoksisilan ile kopolimerizasyonundan bir terpolimer elde edilmiştir. Daha sonra, bu terpolimer, sol-gel prosesinin avantajları kullanılarak, AYKG ile modifiye edilmiştir. Polimer numuneleri ve polimerlere ait filmler spektroskopik ve termal karakterizasyon metotları ile incelenmiştir. Elde edilen yağ-temelli bağlayıcılar, yapışma, esneklik, baz, asit ve su dayanıklılığı açısından iyi film özellikleri vermiştir. Ayrıca, termal karakterizasyon çalışmaları, polimer yapıya benzokzazin eklenmesinin ve poliester zincirleri arasında siloksan bağları kurulmasının termal kararlılığı artırdığını göstermiştir. Sonuç olarak, bu bağlayıcıların kaplama malzemesi olarak kullanılabileceği anlaşılmıştır.

Title

THE FUNCTIONAL POLYMERS BY RING OPENING POLYMERIZATION OF CAPROLACTONE AND THEIR FURTHER MODIFICATIONS FOR COATING PURPOSES

Abstract

In this thesis, new polymeric oil-based binders were developed for the organic coatings applications. For this purpose, functional polymers, were prepared by the ring opening polymerization (ROP) of ε-caprolactone (CL), and further modified by using two strategies. In the first strategy, oil-based polyester was prepared by the ROP of CL using sunflower oil partial glycerides (SFOPG) as the initiator. Then, this macromonomer was combined with benzoxazine monomer via urethane linkages. In the second strategy, a vinyl functional polyester based macromonomer was obtained by the ROP of CL in the presence of 2-hydroxyethyl methacrylate initiator, and then copolymerized with styrene and vinyl trimethoxysilane, yielding a terpolymer. This terpolymer was then further modified with SFOPG by utilizing the benefits of sol-gel process. The polymer samples and their films were investigated by spectroscopic and thermal characterization methods. The obtained oil-based binders gave good film properties such as adhesion, flexibility, alkali, acid and water resistances. Additionally, the thermal characterization studies revealed that the incorporation of benzoxazine monomer into the structure and siloxane bridges formed between the polyester chains enhanced the thermal stability. In the end, it was understood that these binders could be used as coating materials.

Anahtar Kelime

Ayçiçek yağı, polikaprolakton, benzokzazin, sol-gel metodu, organik kaplama.

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :14148
Üniversite

506111006

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

DOÇ. DR. DEVRİM BARIŞ KAYMAK

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Aralık

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

CANAN DOMBAYCI

Başlık

MODEL ÖNGÖRÜLÜ KONTROL SİSTEMLERİNDE ADAPTİF KONTROL VEKTÖR PARAMETRİZASYONU VE HAREKET BLOKLAMA

Özet

Bu tezde gelişmiş bir proses kontrol algoritması olan model öngörülü kontrol (model predictive control) sistemleri incelenmiş ve kontrol yönteminin gerçek zamanlı (real time) sistemlere uygulanabilmesi için gerekli olan hesaplama süresinin azaltılmasına yönelik yöntemler araştırılmıştır. Bu hesaplama süresinin azaltılmasında kullanılan hareket bloklama (move blocking) ve adaptasyon yöntemleri konusunda literatür araştırması yapılmış ve bu yöntemler karşılaştırılmıştır. Dinamik optimizasyon problemlerinde hesaplama süresini düşürmek için karar değişkeni sayısını azaltan hareket bloklama ve adaptasyon çalışmaları yapıldığı tespit edilmiştir. Bu yüksek lisans tezinde, model öngörülü kontrol sistemleri için hesaplama süresini azaltmak için kullanılan adaptasyon ve hareket bloklama yöntemleri yapılan literatür araştırması sonucunda karşılaştırılmıştır ve belirlenen stratejilerin performansları ölçülmüştür. Literatürde performansları karşılaştırılan önemli hareket bloklama stratejilerin yanı sıra, yeni bir yöntem olarak yapı bloklama (structure blocking) stratejisi tezin amacına uygun olarak önerilmiştir. Yapı bloklama stratejisinde dinamik optimizasyon problemi adaptasyon yöntemi yardımı ile çözülmüştür. Sonuç olarak performans analizinde uygulanan stratejiler karar değişkenlerini azaltarak hesaplama süresinin azaltılabildiğini göstermiştir. Model öngörülü kontrol algoritmasında hesaplama süresini azaltan stratejilerin performans analizi için uygulanan iki senaryoda da sistemin davranışını göz önüne alarak uygulanan stratejiler iyi sonuç vermişlerdir. Hareket eden pencere bloklama stratejisini uygulayan stratejilerden de iyi sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca yapı bloklama stratejisinin performansı diğer stratejilerle karşılaştırıldığında daha iyi sonuçlar vermiştir. Özetle bu yüksek lisans tezinde, hareket bloklama ve adaptasyon yöntemlerinin literatür araştırmasının yanı sıra optimal kontrol yörüngesinin sisteme uygulanıp uygulanamayacağı araştırılmış ve uygun görülen stratejiler uygulamaya geçirilerek performans analizleri yapılmıştır.

Title

ADAPTIVE CONTROL VECTOR PARAMETERIZATION AND MOVE BLOCKING STRATEGIES IN MODEL-PREDICTIVE CONTROL

Abstract

For the real time implementation of model-predictive control, the computational time to solve the optimal control problem is critical. All the calculations must be finished or terminated within the sampling time of MPC. In order to reduce the computational time, the number of decision variables for the control inputs can be reduced. To this end, adaptation and move blocking strategies can be applied. In this thesis, well-established move blocking strategies for model predictive control are compared with wavelet-based adaptation techniques. All strategies have in common that they strive to reduce the number of decision variables on the MPC horizon. While move-blocking techniques are purely heuristic, adaptation techniques allow for an (almost) optimal discretization of the controls. However, the (almost) optimal discretization of the control move via adaptation techniques may be too fine to actually implement it on actuators and infeasibilities may arise when a coarser and non-optimal grid must be realized. Different techniques to circumvent this problem are investigated. In addition, a new move blocking strategy Structure Blocking is suggested which considers the dynamics of system and uses move window blocking strategy. Consequently, the performance analysis has shown that the computational time could be reduced by reducing the number of degrees of freedom with a little sacrificing the objective value. Furthermore, when the system s transient behavior has to be considered with reference trajectory tracking rather than set-point tracking, better results are obtained by using the dynamics of the system and shifting the blocking map of the system.

Anahtar Kelime

model öngörülü kontrol, kontrol vektör parameterizasyonu, hareket bloklama, dinamik optimizasyon

Bilim Kodu

603




Sıra No :13843
Üniversite

506111003

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Dursun Ali ŞAŞMAZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

B.Fatih Demir

Başlık

REAKTİF DİSTİLASYON KOLONUNUN DİNAMİK MODELLEMESİ

Özet

Kimya endüstrisinde ayırma işlemlerine karşı sürekli artan ve çok büyük bir ilgi bulunmaktadır. Bu endüstride kullanılan en yaygın ayırma işlemleri ise distilasyon, ekstraksiyon, evaporasyon ve kristallendirmedir. Artan ilgiyle birlikte son yıllarda bu teknolojiler arasında en çok kullanılan ve bilinen işlem distilasyon olmuştur. Ayırma işlemleri endüstrisinde, enerji verimini artırarak daha ekonomik ve de daha çevreci işlemler gerçekleştirecek ekipmanların kullanılacağı yaklaşımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçları gerçekleştirebilecek en makul yol ise endüstriyel operasyonlar için en uygun dinamik sistemin seçilmesidir. Reaktif distilasyon hem sıvı buhar ayrımının hem de bir veya daha fazla kimyasal reaksiyonun aynı anda gerçekleştiği bir prosestir. Böylece, sadece bir adet reaktif distilasyon kolonu kullanarak hem yatırım için hem de operasyon için kullanılan maliyetler azalmakta ve böylece kullanılma oranları artmaktadır. Bu projedeki temel amacımız reaktif distilasyon işlemini yeni bir sistematik dinamik modelleme yaklaşımıyla optimizasyon ve kontrol işlemlerinde kullanmaya hazır hale getirmektir. Bu model reaktif distilasyon uygulamasını anlamak için iyi bir fikir vermektedir; ama optimizasyon ve kontrol uygulamaları için bazı kısıtlamalar getirilmesi uygun olacaktır. Bu çalışmada dinamik kütle ve enerji dengesi, temel kinetik ve temel termodinamik (MESH eşitlikleri) denklemleri kurularak, denge modelimizin oluşturulmasında kullanılmıştır. Dinamik model ilk olarak 3 raflı bir kolonda, MATLAB kullanılarak test edilmiş, daha sonra yine aynı program 3, 5, 10 raflı kolonlar için denenmiş ve bu model, A + B ↔ C + D gibi bir reaksiyon için, 5 raflı reaktif bir distilasyon kolonuna genişletilmiştir. Bu model geliştirilirken, farklı raf sayılarında uygulanarak (3, 5, 10 raflı reaktif distilasyon kolonu) test edilmiştir. Bileşim profilleri ve bu raflardaki çözümleri adım adım gözlenmiştir. Çıktılarımızın olduğu kısımdaki grafiklerde görüleceği üzere besleme akımında ya da besleme bileşiminde herhangi bir değişim uyguladığımızda sistemimizin buna nasıl cevap vereceği de tespit edilmiştir. Ayrıca, çeşitli adi diferansiyel eşitlikler kullanarak (ODE 23, 23s, 15s, 45), sistemimiz için en uygun profili verecek adi diferansiyel eşitliğin ne olabileceği MATLAB’ da uygulanarak belirlenmiştir.

Title

DYNAMIC MODELLING OF A REACTIVE DISTILLATION COLUMN

Abstract

There is a great interest for seperation processes in chemical industry. Common separation technologies are distillation, extraction, pervaporation, crystallization, etc. Distillation is the most used and known process between all these technologies for last years. In the separation processing industry, there is the need to approach the operation of industrial equipment so they increase their energy efficiency, leading to more-economical and environmentally oriented processes. A feasible way to achieve these purposes lies in the optimal dynamic operation of industrial operations. Reactive distillation (RD) is the process in which vapor-liquid separation and one or more chemical reactions occur simultaneously. Separation of the product from the reaction mixture does not need a separate distillation step, which saves energy (for heating) and materials. In this way, only one piece of equipment (the RD column) is used, possibly reducing investment and operation costs. This technique is especially useful for equilibrium-limited reactions such as esterification and ester hydrolysis reactions. Conversion can be increased far beyond what is expected by the equilibrium due to the continuous removal of reaction products from the reactive zone. This helps reduce capital and investment costs and may be important for sustainable development due to a lower consumption of resources. Being a relatively new field, research on various aspects such as modeling and simulation, process synthesis, column hardware design, non-linear dynamics and control is in progress. The suitability of RD for a particular reaction depends on various factors such as volatilities of reactants and products along with the feasible reaction and distillation temperature. Hence, the use of RD for every reaction may not be feasible. Exploring the candidate reactions for RD, itself is an area that needs considerable attention to expand the domain of RD processes. Although invented in 1921, the industrial application of reactive distillation did not take place before the 1980s. The esterification of acetic acid with alcohols like n-butanol, ethanol, isobutyl alcohol and amyl alcohol fall in a typical class of reacting systems. Butyl acetate is an industrially important chemical with wide applications as a versatile solvent. n-Butyl acetate is manufactured by the esterification of acetic acid with n-butanol in the presence of suitable acid catalyst. The alcohol is sparingly soluble in water and the ester is almost insoluble. Another interesting feature of this system is that it is associated with the formation a minimum boiling ternary azeotrope of ester, alcohol and water, which is heterogeneous in nature. Hence, in a typical reactive distillation column that consists of both reactive and non-reactive zones, the heterogeneous azeotrope or a composition close to the azeotrope can be obtained as the distillate product. Moreover, the aqueous phase that forms after the condensation of the vapor is almost pure water. Depending on the requirement either of the phases can be withdrawn as a product and the other phase can be recycled back as reflux. The pure ester i.e. butyl acetate is the least volatile component in the system is realized as a bottom product. RD columns have a tendency to be difficult to control. To operate distillation columns, the design of the column will likely be based on a mathematical model of the process. Because there are strong nonlinearities (trough mass, energy and chemical kinetic couplings), the modeling and design problem could be difficult to handle, which means that simulation and design tasks will be rather complicated. The main goal of this project is to obtain new insights on systematic dynamic modeling of a reactive distillation with the aim to use it for optimization and control. This model gives a good idea to figure out the RD concept but it should be reduced dynamic model that can be used to optimize a grade transition a reactive distillation system. In this study, the dynamic mass and energy balances, basic kinetics and basic thermodynamics (MESH equations) have been set up using equilibrium model. The dynamic modeling begins with those equations implemented on MATLAB in a toy problem (3 stages distillation) until a model that works for a 5 stages reactive distillation column with a reaction such as A + B ↔ C + D. While being developed this model, it has been applied for different stages. Composition profiles and resolutions of these stages were observed step by step. It was shown on diagrams how we could gain step response while we were changing the feed flow and feed compositions. The best ODE function was selected for reactive distillation column. The issues covered include the liquid – vapor equilibrium, mass – energy balances, reaction rate equations, feed compositions, feed flows, step changes and step responses, ODE functions, linearization. It works with for A + B ↔ C + D. reaction in 5 stages RD.

Anahtar Kelime

Dinamik Modelleme, Reaktif Distilasyon

Bilim Kodu

603




Sıra No :13975
Üniversite

0506101001

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Şerife Birgül Ersolmaz

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ağustos

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Ahmet Halil Avcı

Başlık

ÜÇ BİLEŞENLİ KARIŞIK MATRİSLİ MEMBRANLARLA CO2 AYIRMA

Özet

Membranlar, doğal gazın saflaştırılmasında geleneksel amin absorpsiyonu teknolojisine rakip, gelişmekte olan, çevreye dost, bakım ve kurulum maliyetleri düşük, denizaşırı platformlarda kullanılabilecek kadar az alan kaplayan önemli bir alternatiftir. Geliştirilen herhangi bir membran malzemesinin ticari olarak kullanılabilmesi için öncelikle yüksek seçicilik ve yüksek akı göstermesi beklenir. Polimer membranlar kolay işlenebilir olmalarına rağmen seçicilik ve akıları arasındaki alış verişten dolayı yüksek ayırma performanslarına ulaşamazlar. Zeolitler ise ticari olarak kullanılmasına uygun ayırma performansına sahip olmalarına rağmen geniş yüzey alanlarında kusurlar içermeden üretilebilmelerinde zorluklar bulunmaktadır. Bu yüzden bu iki malzemenin iyi özelliklerini bir araya getirebilecek kompozit membranlar üretmek önem kazanmıştır. Bu çalışmada bir poliimid türü olan 6FDA-DAM yüksek akı özelliği de göz önüne alınarak seçilmiştir. Zeolit olarak ise CO2/CH4 gaz çifti için moleküler elek olabilecek, aynı zamanda CO2 adsorbsiyon özellikleri ile polimerin ayırma performansını arttırabilecek SAPO-34 seçilmiştir. Ancak pek çok kompozit malzemede olduğu gibi bu iki malzeme arasında da ara yüzey problemleri olması beklenmektedir. Bu problemi gidermek için, sahip olduğu fonksiyonel gruplar sayesinde 6FDA-DAM ve SAPO-34 ile hidrojen bağları kurabilecek yapıda olduğundan bu çalışmada düşük molekül ağırlıklı katkı olarak 2,4,6-triaminopirimidin kullanılmıştır. Çalışmalar esnasında iki farklı çözücü (NMP ve DMF) denenmiştir. Ayrıca membranlar yaklaşık 90,000 g/mol molekül ağırlığındaki poliimidlerle hazırlanmıştır. Polimer/uyumlaştırıcı ve zeolit/uyumlaştırıcı arasında kurulan hidrojen bağları FTIR ve DSC yardımıyla kanıtlanmıştır. Membranların tek gaz ve karışım gaz ölçümleri bir sabit hacim-değişken basınç gaz geçirgenlik cihazında 35oC’de ve 4 bar basınçta ölçülmüştür. Polimer/uyumlaştırıcı membranlarda uyumlaştırıcı miktarı arttıkça seçiciliklerin arttığı geçirgenliklerin azaldığı gözlenmiştir. Bunun yanında molekül ağırlığının uyumlaştırıcının antiplastizasyon özelliğini etkilediği gözlenmiştir.

Title

TERNARY MIXED MATRIX MEMBRANES FOR CO2 SEPARATION

Abstract

Membranes which are attractive to take place of conventional amine adsorption methods for natural gas purification, offer ease of operation, low energy consumption, low capital cost, cost effectiveness are attractive to take place of conventional methods. A membrane must have high selectivity and flux to become a commercially attractive. Because of ease of operation, polymers are preferred as membrane materials. But there is a trade-off relationship between selectivity and flux for polymers. On the other hand zeolites have decent separation properties but it is hard to produce large zeolitic membrane without any defects. To overcome these disadvantages, the idea of making composite materials comes up. However these composite membranes have some interfacial defects. In this study to remove this defects low molecular (LMWA) weight additives mixed into composite. In this study 6FDA-DAM was chosen due to high flux and SAPO-34 was chosen due to molecular sieve properties for CH4/CO2 separation. Also 2,4,6-triamino pyrimidine was chosen as LMWA due to capacity of making hydrogen bond with other components functional groups. As solvent, DMF and NMP were used to prepare membranes. In addition that polyimide’s molecular weight was 90000 g/mol. To indicate that hydrogen bonds between LMWA-polymer and LMWA-zeolite, FTIR and DSC were used. In this study all membranes’ permeability measurements were performed with a constant volume-variable pressure permeation device which is conditioned at 35 o C and 4 bars. With increasing LMWA polymer samples resulted with decreasing in single gas permeability and increasing in ideal selectivity for CO2/CH4 gas pair. It is also concluded that antiplasticizing gets harder with increasing polymer molecular weight.

Anahtar Kelime

kompozit gaz ayırma membranları, doğal gaz saflaştırma, poliimidler

Bilim Kodu

603




Sıra No :13908
Üniversite

506111016

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ayşegül ERSOY MERİÇBOYU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Temmuz

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

NİLAY BAYLAN

Başlık

BENTONİT VE ÜZÜM ÇEKİRDEĞİ AKTİF KARBONUNUN TEKLİ VE ÇOKLU İYON SİSTEMLERİNDEKİ ADSORPSİYON ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Özet

Bu çalışmada, sulu çözeltilerdeki kurşun (Pb+2), bakır (Cu+2) ve çinko (Zn+2) iyonlarının Eskişehir yöresinden alınmış bentonit ve üzüm çekirdeğinden üretilen aktif karbon tarafından adsorplanarak giderilmesi incelenmiştir. Bu amaçla, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip bentonit ve üzüm çekirdeği aktif karbonunun tekli ve çoklu iyon sistemlerindeki adsorpsiyon özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada, öncelikle sadece kurşun, sadece bakır ve sadece çinko iyonları içeren ve başlangıç iyon derişimleri farklı olan çözeltiler ile adsorpsiyon işlemi gerçekleştirilmiş, sonraki aşamada, iyonlar arası etkileşimin adsorpsiyon sürecine olan etkisini belirlemek amacıyla çoklu iyon sistemlerinde adsorpsiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, adsorpsiyon mekanizmasının aydınlatılması için Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modellerinin deney sonuçları ile olan uyumu araştırılmıştır. Son olarak; kullanılan adsorbanların tekli ve çoklu iyon sistemlerinde adsorpsiyon kapasiteleri karşılaştırılmış ve iyonlar arası etkileşimler belirlenmiştir. Adsorpsiyon sürecinin metal iyon cinsine, metal iyonları arasındaki etkileşime ve kullanılan adsorban türüne göre değiştiği saptanmıştır.

Title

INVESTIGATION OF THE ADSORPTION PROPERTIES OF BENTONITE AND GRAPESEED ACTIVATED CARBON IN SINGLE AND MULTI-IONS SYSTEMS

Abstract

In this study, the removal of lead (Pb+2), copper (Cu+2) and zinc (Zn+2) ions from aqueous solution was achieved by using bentonite which was provided from Eskişehir province of Turkey and activated carbon produced from grapeseed. For this purpose, the adsorption properties of bentonite and grapeseed activated carbon that having different physical and chemical properties was investigated experimentally in single and multi-ions systems. In these experiments, firstly different concentrations of aqueous solutions having only lead, only copper and only zinc were used in the adsorption process and then were studied multi-ions systems to investigate the effect of ionic interaction on adsorption. Therefore, the fitting between the experimental results and Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm equations were studied to describe the adsorption mechanism. Finally, adsorption capacities of adsorbents in single and multiions systems are compared and the effect of ionic interaction on adsorption is determined. It was found that adsorption process was changed depending on the type of metal ion, interaction between the metal ions and the type of adsorbent used.

Anahtar Kelime

Adsorpsiyon, Bentonit, Aktif Karbon

Bilim Kodu

603




Sıra No :13895
Üniversite

506111011

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Yüksel Güvenilir Avcıbaşı

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

İlay Gerone

Başlık

BİYOSORBENT KULLANILARAK ALTIN ÇÖZELTİSİNDEN ALTIN GERİ KAZANIMININ UYGUN KOŞULLARININ BELİRLENMESİ VE KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ

Özet

Altın, parlak sarı renkte çok değerli bir metalik elementtir. Altın günümüzde sadece mücevher olarak kullanılmayıp daha da önemlisi yüksek teknolojilerde önemli derecede kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarından dolayı elektronik endüstrisi için altın ihtiyacı sürekli artmaktadır. Altın varlığının sınırlı olduğu düşünülürse, bu altın talebinin karşılanması amacıyla atık sularla atılan altının geri kazanılması önemli bir teknoloji olarak karşımıza çıkmaktadır. Altının geri kazanılma işleminde yıkama, iyon değişimi ve adsorplama gibi birçok uygulama yöntemi bulunmaktadır. Adsorplama yöntemi kullanıldığında değişik sorbentlerin kullanıldığı bilinmektedir. Bunlardan bazıları tanin, iyon değiştirme reçinesi, aktif karbon ve mantarsı biyokütle olarak sayılabilir. Yapılan son çalışmalar incelendiği zaman adsorpsiyon işleminin biyokütle ile yapılması yani bu işlemde biyosorbent kullanılması gittikçe önem kazanmaya başlamıştır. Biyosorbentlerin hem metal geri kazanımı sonrasında tekrar kullanılabilmesi hem de ucuz ve kolay ulaşılabilir olması nedeniyle adsorpsiyonda kullanılmasını cazip hale getirmektedir. Biyosorbentler, altın gibi değerli maddelerin ve birçok metal iyonlarının geri kazanımını sağladığı gibi atık suların çevreye zarar vermesini engellemesi açısından da önem taşımaktadır. Bu çalışmada 3 farklı biyosorbent olan kitin, kitosan ve suberinle ve inorganik bir yapıya sahip olan vermikülitle yapılan altın adsorplama işlemiyle geri kazanımının yüksek verime ulaşması amacıyla uygun koşullar belirlenmiştir. Bu uygun koşullar, adsorban miktarı, adsorpsiyon süresi, karıştırma hızı, sıcaklık, pH ve başlangıç altın konsantrasyonu gibi fiziksel etkiler şeklinde açıklanmıştır. Adsorpsiyon işlemlerinin ardından çözeltiler içinde kalan altın konsantrasyonları indüktif olarak eşlemiş plazma atomik emisyon spektrometrik (ICP-AES) yöntemle belirlenmiştir. Bu adsorpsiyon işlemlerinin kinetiği belirlenmiş, aktivasyon enerjisi ve Langmuir ve Freundlich modellerindeki uygunluğu incelenmiş ve maksimum altın tutma değeri bulunmuştur. Adsorpsiyon işleminin sonunda adsorbanların tarayıcı elektron mikroskopisi (SEM) ve X-Ray difraksiyonu (XRD) analizleri de yapılmıştır.

Title

DETERMINING BEST CONDITION OF GOLD RECOVERY FROM DILUTE SOLUTION BY USING BIOSORBENTS AND INVESTIGATING ADSORPTION KINETICS

Abstract

Gold is a very precious material which has been used in jewelry and many high technologies in last decade. Gold is used appreciable amounts in plating materials and electronic parts. For example, while a per ton of gold ore contents only 5-30 gr Au, cellular phones consists of 200 g Au per ton of scrap. Therefore, it is obvious that with growing the electronics industry, gold demand has been increased dramatically. Because of this precious material has limited availability, gold recovery is an important technology that is adsorption of gold from wastewater. The traditional methods for gold recovery are ion exchange, leaching and adsorption. Adsorption can be defined as the uptake of ions, atoms or molecules by solid sorbents. Sorbents adsorbs these materials to their surfaces. Many sorbents is used for adsorption of gold including activated carbon, persimmon tannin gel, ion-exchange resins, fungal biomass, inorganic materials etc. Recent studies demonstrate that biosorbents are important materials for gold recovery so interest of these materials increases. Biosorbents consist of inactive, dead or microbial biomass materials that can adsorb metallic ions from aqueous solutions. Biosorbents can be easily regenerated and reuse for metallic recovery. They are also very cheap and reachable materials. Therefore, it is clearly said that biosorbents are one of best option for metallic recovery. In this study, gold was recovered by chitin, chitosan, suberin and vermiculite with different conditions in order to reach high efficient recovery. Best recovery conditions were explained in amounts of sorbent, adsorption time, temperature, shaking rate, pH and initial gold concentration. The remaining gold concentration was measured by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP). Moreover, this adsorption reaction kinetics was described as reaction rate and activation energy. It was also investigated whether Langmuir and Freundlich adsorption models are fitted to these adsorption processes. Furthermore, X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses were used for observing adsorption process. In results, the best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using chitin are 10 mg chitin for amount of sorbent, 40 min for adsorption time, 120 rpm for shaking rate, 30 oC for temperature and nearly 3 and 4 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 24.01 kJ/kmol. Gold recovery by chitin is fitted to Langmuir adsorption model and maximum adsorbed gold is 0.99 mg for 10 mg chitin. Secondly, The best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using chitosan are 1.5 mg chitosan for amount of sorbent, 60 min for adsorption time, 100 rpm for shaking rate, 30 oC for temperature and nearly 4 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 14.04 kJ/kmol. Gold recovery by chitosan is fitted to Langmuir adsorption model and maximum adsorbed gold is 0.93 mg for 1.5 mg chitosan. Moreover, The best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using suberin are 5 mg suberin for amount of sorbent, 60 min for adsorption time, 120 rpm for shaking rate, 30 oC for temperature and nearly 1 and 3 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 6.48 kJ/kmol. Gold recovery by suberin is fitted to Freundlich adsorption model. Furthmore, the best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using vermicilute are 40 mg vermicilute for amount of sorbent, 60 min for adsorption time, 140 rpm for shaking rate, 50 oC for temperature and 1 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 79.31 kJ/kmol. Gold recovery by vermiculite is fitted to Langmuir adsorption model and maximum adsorbed gold is 0.92 mg for 40 mg vermiculite. In these results of these experiments, when compared to these four substances, the best substance for gold recovery is chitosan since 1.5 mg chitosan adsorbed nearly all gold ions. The other subtances, which are suberin, chitin and vermicilute, are 5 mg, 10 mg and 40 mg respectively. When adsorption times were investigated, it is clearly said that adsorption is nearly finished at the end of 1 hour. After 1 hour, desorption started to occur. When shaking rates were investigated, gold recovery was increased when shaking rates are increased from 40 rpm to 100, 120 or 140 rpm. When temperature was investigated, 30 oC was best recovery conditions and there was not a strict change with changing temperature for biosorbents that means that adsorption with biosorbents is temperature independent. However, 50 oC was best recovery condition for vermicilute, which means that the adsorption with vermicilute is temperature dependent. Therefore, the operating range for biosorbents is large but it is narrow for vermicilute. When pH values were investigated, larger acidic solution is larger gold recovery for vermicilute because 1 is the best recovery condition for pH. In adsorption models, chitin, chitosan and vermicilute are fitted to Langmuir adsorption model and suberin is fitted to Freundlich adsorption model. When fitting Langmuir, it means that adsorption occurred in limited region of surface and it is one layer adsorption. When fitting Freundlich, it means that the adsorb material is heterogenous. The heterogenous structure of suberin (both contains aromatic and aliphatic structure) verified this information. In Langmuir adsorption model, amount of maximum adsorbed gold is very close for chitin, chitosan and vermicilute. However, 1.5 mg chitosan, 10 mg chitin and 40 mg vermicilute adsorbed this amount gold (nearly 1 mg gold). Therefore, chitosan is more effective than chitin and vermicilute according to Langmuir adsorption model.

Anahtar Kelime

Biyosorbent, Adsorpsiyon kinetiği, Adsorpsiyon, Kitin, Kitosan, Suberin, Vermikülit, XRD, ICP

Bilim Kodu

0




Sıra No :13860
Üniversite

506091037

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Gülahayat NASÜN SAYGILI

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Ercan ZİNCİR

Başlık

MODİFİYE EDİLMİŞ PERLİT İLE ATIK SULARDAN BOR GİDERİMİ

Özet

Etkin ve ekonomik bir bor giderim yöntemi bulmak amacıyla yapılan bu çalışmada sentetik olarak hazırlanan bor çözeltisinden modifiye edilmiş perlit kullanılarak, adsorpsiyon yöntemi ile bor giderimi kesikli çalışılarak araştırılmıştır. Perlitin adsorpsiyon kapasitesini artırmak amacıyla değişebilir iyonlarında artış sağlamak ve yüzey yükünü pozitif yüklü hale getirmek için modifikasyon işlemi uygulanmıştır. Bunun için öncelikle perlit yüzeyi homoiyonik hale getirilmiş ve organik bir bileşik olan gallik asidin perlit yüzeyine sorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Deneysel parametrelerin adsorpsiyona etkisini incelemek için seri denemeler yapılmıştır. Bu parametreler pH’ın, gallik asit konsantrasyonu, temas süresi ve sıcaklıktır. Adsorpsiyon dengesinin modellenmesi amacıyla, Freundlich ve Langmuir izotermleri ile deneysel veriler incelenmiştir. Adsorpsiyon kinetiğini modellemek için birinci derece hız modeli, yalancı ikinci derece hız modeli, partikül içi difüzyon hız modeli ve Elovich hız modeli uygulanmıştır. Yapılan denemelerin sonucunda pH değerinin 7-9 değerleri arasında, 15 saatlik temas süresinde, 0.05 mmol/L lik gallik asit konsantrasyonunda, atık sudan bor giderimin en yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Bu koşullarda yaklaşık % 50 adsorpsiyon oranına ulaşılmıştır. Yapılan denemeler ve ortaya çıkan sonuçlar itibariyle, perlit gibi kil minerallerinin çeşitli modifikasyon işlemleri ile sudan boru gidermede kullanılabileceği görülmüştür.

Title

REMOVAL OF BORON FROM WASTEWATERS BY MODIFIED PERLITE

Abstract

In this study, which aims to find an effective and economically acceptable method of removal of boron from synthetically prepared boron solution, by a modified perlite and the removal of boron was investigated using the batch adsorption method. Modification was performed to provide increase cation exchange capacity of perlite in order to achieve an icrease exchangeable ions of the surface and make the surface as positively charged. For this, firstly, the surface of perlite was obtainde as homoionic surface by NaCl solution. Then gallic acid, an organic compound, was sorbed to the surface of perlite. During the experiments conducted in this study, the effects of the experimental parameters on the yield of adsorption were investigated. These parameters were effect of pH value, concentration of gallic acid, contact time, and temperature. Experimental data was investigated with the Freundlich and Langmuir isotherms in order to get the model of adsorption equilibrium.In order to modeling of adsorption kinetics, the first order rate model, pseudo-second-order rate model, the intra-particle diffusion model and the Elovich rate model were being modelled. At the end of experiments, the adsorption of boron from waste waters was the highest at pH values between 7 and 9, 15-hour contact period, and 0.05 mmol/L gallic acid concentration. Adsorption rate was reached about 50 % in these conditions. As the results of the experiments it was seen that clay minerals such as perlite can be used to remove of boron from waste waters by various modifications on them.

Anahtar Kelime

bor giderimi, endüstriyel atık su, adsorpsiyon, genleştirilmiş perlit, Kil Mineralleri

Bilim Kodu

603




Sıra No :13854
Üniversite

506111019

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Melek TÜTER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Pervin SAYGIN

Başlık

EVSEL KOŞULLARDA KİRLENMİŞ OLAN SULARIN TEKRAR KULLANILABİLİRLİĞİ İÇİN FARKLI DEZENFEKSİYON YÖNTEMLERİNİN İNCELENMESİ

Özet

Canlı yaşamı için kritik öneme sahip olan su kaynaklarının, artan şehirleşme, iklim değişikliği, nüfus artışı ile tükenmesi gibi sebeplerle su tasarrufu sağlanması günümüzün önemli konuları arasındadır. Her geçen gün su kalitesinin bozulması ile sağlık problemlerinin hatta ölümlerin gerçekleşmesi gibi etkenler su kalitesinin iyileştirilmesi, atık suların geri kazanımı ve kullanılması üzerine yapılan çalışmaların önemini daha da artırmaktadır. Plazma, fotokataliz, elektroliz, ultrases (US), ultraviyole (UV), ozon ve mikrodalga uygulamaları çeşitli alanlarda uygulanan dezenfeksiyon yöntemlerindendir. Bu çalışmada, evsel koşulda geri kullanılabilir sularda gelişme gösterebilen Staphylococcus aureus, Esherichia coli, Enterococcus faecalis, Bacillus cereus ve Aspergillus niger gibi fırsatçı patojen mikroorganizmaların US, ozon ve UV dezenfeksiyon yöntemleri ile evsel koşullardaki banyo ve mutfak yıkama sularının tekrar kullanılabilirliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. İncelenen su dezenfeksiyon yöntemlerinden biri olan US metodunda, sulu ortamlarda belli bir frekans ve güç değerine sahip ses dalgaları ile kavitasyon etkisi oluşturulmakta, böylece çözeltide oluşan hava kabarcıklarının yüzeylere çarpması ile hem yüzeydeki kirlerin uzaklaştırılması hem de mikroorganizmaların hücre duvarına zarar vererek canlı hücrelerin inaktivasyonu sağlanabilmektedir. US uygulamasının sulu çözelti ortamında mikroorganizma inaktivasyonu üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla, farklı transduser tipi, farklı frekans ve farklı güç gibi parametre koşulları incelenmiştir. İncelenen diğer dezenfeksiyon yöntemlerinden olan ozon (O3), oksidasyon gücü çok yüksek olan bir gaz ve bilinen en kuvvetli dezenfektanlardan biridir. Ozon gazı yüksek oksidasyon gücü nedeniyle çok farklı alanlarda temizleme etkisi nedeniyle içme sularında istenmeyen tat, koku ve rengin giderilmesi, suların dezenfeksiyonu ve hava temizleme alanlarında tercih edilmektedir. Ozon ile mikroorganizmaların hücre duvarı parçalanmakta, böylece hücrelerin inaktivasyonu ile sterilizasyon sağlanması mümkün olmaktadır. Su ortamına ozon gazı uygulamasının farklı mikroorganizmalar üzerindeki uzaklaştırma etkisi zamana bağlı olarak incelenmiştir. Su dezenfeksiyonunda yaygın kullanım alanına sahip olan UV dezenfeksiyon yöntemi, görünür ışın ile X ışını arası dalga boyuna sahip elektromanyetik dalgaların, mikroorganizmaların genetik materyali üzerinde etki gösteren temizleme yöntemlerinden olup, mikroorganizmaların DNA yapısına zarar vererek canlının hücre faaliyetleri engellenmekte ve hücre ölümü gerçekleşmektedir. UV dozu, lamba adedi ve yerleşimi, tasarım ve kapasite seçimi, uygulama süresi, lamba gücü ve ömrü, suyun debisi, mikroorganizma cinsi ve seviyesi gibi özellikler sistemin performansını etkilemektedir. Gerçekleştirilen bu tez çalışmasında, farklı UV güç ve tasarımına sahip lambalar kullanılarak farklı mikroorganizmalar üzerindeki uzaklaştırma etkisi, zamana bağlı olarak incelenmiştir. US yöntemi ile evsel atık suların mikrobiyolojik kalitesini artırmak için gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, deterjansız kaynatılarak gazı giderilmiş (degaze) suda farklı transduser tipleri ve farklı frekanslardaki çalışmaların sonuçları incelendiğinde, transduser tipi ve gücünün S. aureus, B.cereus ve E. faecalis bakterileri üzerinde zamana bağlı bir inaktivasyon etkisi ölçülememiştir. Yapılan ön çalışmada temas tipi trasduserlerin kontrollü mikroorganizma konsantrasyonuna sahip çözeltiyi temizleme etkinliğinin diğer tip transduserlerden daha olumlu sonuçlar göstermesi nedeniyle US teknolojisinden faydalanılarak yapılan testler, deterjanlı degaze suda temas tipi transduserler kullanılarak tekrar edilmiştir. Deterjanlı degaze su uygulamasında; E. faecalis ve B. cereus bakterileri üzerinde belirgin bir etki gözlenememiş; ancak S. aureus için ise 30 dakika kavitasyon uygulaması sonunda yaklaşık 3 log (cfu/mL)’lik bir azalma gözlenmiştir. Sonuç olarak US teknolojiinin gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda sulu ortamda mikroorganizma inaktivasyonu için tek başına yeterli olmadığı görülmüştür. Ozon gazı kullanımının su dezenfeksiyonu sağlama etkisini incelemek amacıyla oluşturulan test düzeneğinde, kontrollü mikroorganizma çözeltisinin kullanıldığı çalışmalarda, ozon jeneratörünün kapalı tutulduğu ve sadece hava debisi ile zamana bağlı kavitasyon oluşturulduğu durumlarda bile mikroorganizma uzaklaştırmada etkili olduğu; ancak tüm mikroorganizmaların inaktivasyonunda başarı sağlanamadığı gözlemlenmiştir. Ozon jeneratörünün aktif olduğu durumda, 5-15 dakika gibi kısa bir sürede tüm bakteri türleri üzerinde yüksek seviyede inaktivasyon sağlanmış; ancak küf üzerinde ozon gazının belirgin bir temizleme etkinliği ölçülememiştir. Ozon gazının su dezenfeksiyon yöntemleri arasında başarılı bir yöntem olduğu; ancak tüm mikroorganizmaların uzaklaştırılmasında yeterli olmadığı gözlenmiş, ozon gazının kararsız yapı göstermesi ve test süresince konsantrasyonunun sabit tutulamaması bu yöntemin uygulama zorlukları olarak belirlenmiştir. UV yöntemi kullanılarak evsel tip atık suların mikrobiyal kalitesini artırmak için yapılan çalışmalarda, 5W ve 11W UV lambalarla tekil mikroorganizma çözeltileri ve karışım halindeki çözeltiler kullanılmış; 1 saat UV dezenfeksiyon ünitesinde su sirkülasyonu yapılmıştır. 5W UV lamba gücü ile tekil mikroorganizma çözeltilerinde S. aureus ve E.coli seviyelerinde 0-1 log (cfu/mL)’ye kadar azalma kaydedilirken, E. faecalis ve A. niger üzerinde yaklaşık 2.5 log (cfu/mL) inaktivasyon sağlanmıştır. 11W UV lamba sonuçları değerlendirildiğinde, seçilen bakteri ve küf türlerinin inaktivasyonunda yüksek dereceli etki görülmüştür. UV gücünün artmasıyla mikroorganizma inaktivasyon hızının arttığı, UV dezenfeksiyon etkisinin ise mikroorganizma türüne göre farklılık gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. 11W UV lambanın kullanıldığı uygulama koşulunda, 30. dakikada çalışılan mikroorganizmalar üzerinde yüksek oranda inaktivasyon sağlandığı, 40. dakikada ise tüm mikroorganizmaların uzaklaştırıldığı görülmektedir. 5W ve 11W lamba çalışmalarında A. niger küfü tamamen uzaklaştırılamamıştır. UV yöntemi ile su dezenfeksiyonundaki etkilerini daha ayrıntılı incelemek amacıyla planlanan testlerde, dört farklı mikroorganizma ile hazırlanan kontrollü 2 litre su ortamında, 11W UV lamba gücünün paslanmaz çelik ve polipropilen UV kılıflarda konumlandırıldığı pilot çalışma yapılmış, farklı kılıf malzemesinin test şartlarında toplam aerobik canlı mikroorganizma inaktivasyonunda belirgin bir etki göstermediği belirlenmiştir. Ayrıca, 11W UV lamba gücü kullanılan deneysel çalışmalarda, toplam aerobik canlı sayımı inaktivasyonunun, bireysel mikroorganizma inaktivasyonundan daha düşük seviyelerde kaldığı gözlemlenmiştir. Bu durumun, karışım mikroorganizmaları ile hazırlanan su çözeltisinin, tekil mikroorganizmalar kullanılarak hazırlanan çözeltiden daha bulanık yapıda olmasından ve UV ışık verimini etkileyen su berraklığının, önemli bir kriter olabileceği düşünülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre, evsel koşullarda kontamine olmuş atık suların dezenfeksiyonu amacıyla üç farklı yöntemden biri olan ozon uygulamalarının ultrases uygulamalarından daha başarılı olduğu; ozon uygulamasının tek başına tüm bakteri ve küfleri uzaklaştırmak için yeterli olmadığı; UV uygulamalarının başarısının ise güce bağlı olduğu ve özellikle incelenen parametrelerden biri olan geri dönüştürülmek istenilen su bulanıklığının UV dezenfeksiyon verimi üzerinde önemli rol oynadığı belirlenmiştir.

Title

THE INVESTIGATION OF DIFFERENT DISINFECTION METHODS FOR RECOVERY OF HOUSEHOLD GREYWATER

Abstract

Due to global warming, rapid industrialization, urbanization and limitations on natural resources; recycling of water has become a popular title all around the world. As water is one of vital necessities for human life, water scarcity will result in loss of sanitization quality which will cause health problems, diseases and even death cases. Most of the research topics focus on the recovery of larger amounts of waste water as a clean source for different usage purposes. Researches on both academic foundations and industrial applications are being conducted for the advanced waste water treatment systems to obtain a healthy water which can be used for household water from kitchen, washing process and bath water. Plasma, photocatalysis, electrolyse, ultrasound (US), ultraviolet (UV) disinfection, ozone, and microwave technologies are being proposed as alternatives for recycling water in safety. According to such studies, the aim to show the disinfection performance of US, ozone and UV disinfection technologies can be a solution for the recycle of domestic drain water especially from washing processes, bath water and kitchen. The disinfection method which is searched as a part of thesis study is US technology. Sound wave which has a specific frequency and power creates cavitation effect in the aquatic condition. When the air bubble crashes the surface, dirt is removed and also cell wall of microorganism is damaged and inactivated. The transducers that have different types of frequency and power was used for microorganism inactivation in water solution for this experimental research. The other disinfection method which is investigated under thesis study is ozone technology. Ozone (O3) is preferred for cleaning agent for remotion of taste, odor and colour in drinking water, air cleaning because of one of the most powerful oxidation gas and one of the strong disinfectant. When the cell wall breaks up with ozone, the cell inactivation is occurred. In this study, the effects of ozone gas application on removing of microorganism from water media was examined by time depended behavior. UV disinfection method which has the common usage area for water cleaning is electromagnetic wave between visible area and X-ray. UV light destroys genetic material of bacteria, blocks cell activity of microorganism and results in cell death. UV dose, number of lamps and settling, design and capacity, exposure time, lamp power and life of lamp, water flow, species and degrees of microorganism are the parameters which effect the UV disinfection system. In this thesis experimental research, the reduction effect of UV radiation was investigated for different power and design UV sources as a function of time. The main aim of this study is to compare the disinfection performance of three methods; US, ozone and UV propose a procedure for the recovery of domestic drain water. In the presented study, the effect of US, ozone and UV disinfection methods on the survival of opportunistic pathogens which are S. aureus, E. coli, E. faecalis, B. cereus, A. niger in the domestic drain water solution was evaluated. The performance of disinfection methods was determined by classical microbiology analysis methods where total aerobic and specific agar plates were used. The experiments which were investigated to measure greywater disinfection degree with US technology, were planned in degase water without detergent and with different type of transducer and frequency, it wasn’t measured significant reduction of S. aureus, B. cereus and E. faecalis as the function of time. On the other hand, contact type of US equipments were more efficient decreasing capacity from the other types so it was promoted to make tests for only these type transducer and degase water with detergent. For the detergent degase water condition, inadequate inactivation level was recorded for E. faecalis and B. cereus microorganisms. However, cavitation effect of contact type transducer was provided nearly 3 log (cfu/mL) reduction for S. aureus up to 30 minutes. Therefor, it was investigated that US technology is not sufficient effect on microorganism inactivation by stand alone. Ozone disinfection experiments were showed that, for closed ozone generator condition, the all microoganism did not decrease with air flow cavitation effect. On the other hand active ozone generator condition, the all bacteria inactivated during 5-15 minutes in a high disinfection degree. However the fungal species didn’t removed from water which is required to clean. Because of fast cleaning influence of ozone systems, it was a good technology on bacteria, but inconstant structure of ozone and non provided steady concentration ozone gas were the difficulties of this treatment. The efficiency of UV units to improve the microbial quality of household greywater for recycling of water, different volume water were artificially inoculated with approximately 6 log (cfu/mL) of E. coli, S. aureus, E. faecalis, B. cereus, A. niger and inactivation of 5W and 1W UV lamps were determined for individual suspensions and mixtures during 1 hour as a function of time. The performance of disinfection method was evaluated by classical microbiology analysis methods where total aerobic counts and specific agar plates were used. Treatments at 5W UV lamp was reduced the S.aureus and E. coli from ~5 log (cfu/mL) to 0-1 log (cfu/mL). However inactivation of A. niger and E. faecalis obtained with this lamp was nearly 2.5 log (cfu/mL); for the individual inoculations. 11W UV radiation has a significant effect on selected microorganisms including both bacterial and fungal species. On the following tests; effect of stainless steel and polypropylene housing was investigated by mixtures of 4 different microorganisms for 11W UV source. Different housing material did not show to be having significant effect on total aerobic counts in the test conditions. On the other hand inactivation effect found to be lower when mixture of microorganisms were used. This is thought to be resulting from the higher turbidity of the test solution; which was a very important criteria for UV applications. This project shows that UV disinfection treatment has an outstanding inactivation effect on reduction of microorganism in water. In summary, in the thesis which is interested in the success of recovery of household greywater disinfection methods, three different technology were investigated. The main aim of this study is to compare the disinfection performance of three methods; US, ozone and UV and propose a procedure for the recovery of domestic drain water. Ozone disinfection methods showed more significant cleaning degree from US treatment; however ozone didn’t display enough disinfection effect on both bacteria and fungal species. Lastly but not least important water treatment which is UV efficiency is depended on lamp power and especially water turbidity for the aim of obtaining high UV disinfection performance. For the improved water quality, system parameters (higher power, replacement of lamps, water flow rate and application period, turbidity and initial quality of fed water) should be investigated in detail. Alternative technologies should also be taken in to consideration for improved applications.

Anahtar Kelime

atık su, bakteri, dezenfeksiyon, mikroorganizma,ozon, ultrases, ultraviyole

Bilim Kodu

0




Sıra No :13848
Üniversite

506111004

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Şerife Birgül ERSOLMAZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

Betül BULUT

Başlık

MEMBRANLI SU YUMUŞATMA SİSTEMLERİ VE ÇAMAŞIR MAKİNESİNE ENTEGRASYONU

Özet

Son yıllarda endüstrileşmenin ve nüfus artışının hız kazanmasıyla birlikte su kaynakları giderek azalmakta ve su ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Azalan su kaynaklarına karşın hızla artan su gereksinimlerini karşılayabilmek için; su tasarrufu modellerinin geliştirilmesi, yaygınlaştırılması ve sudan geri dönüşümle yararlanılması konusundaki çalışmalar hız kazanmaktadır. Membran proseslerin içme ve kullanma suyu üretimi amaçlı kullanımı dünyada ve ülkemizde hızla yaygınlaşmaktadır. Bugün dünyada, membran prosesler ile yapılmış çok büyük ölçekli içme ve kullanma suyu arıtma sistemleri mevcuttur. Bu örnekler, gelecekte yeterli düzeyde kaliteli içme ve kullanma suyu sıkıntısı gündeme geldiğinde hızla artacaktır. Yıkama teknolojinde sürdürülen en temel araştırma konularından biri enerji tüketiminin azaltılmasıdır. Yapılan çalışmalarda su yumuşatma ile daha yüksek yıkama etkinliği değerlerine ulaşılması amaçlanmış, sıcaklık ve yıkama optimizasyonu ile enerji tüketiminin düşürülmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada, çamaşır makinelerine su yumuşatma amaçlı membran proseslerinin entegrasyonu incelenmiştir. Bu amaçla önce nanofiltrasyon ve ters ozmos membranlarının su yumuşatma performansları incelenmiştir. Test edilen NF ve RO membran modülleri ticari olarak temin edilmiş ve bu membranlar için kapasitelerine uygun olan 3 adet pompa seçilmiştir. Her iki membran sistemi için su yumuşatma deneyleri gerçekleştirilmiş ve membranların performansları karşılaştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, ters ozmos membranların iyon giderme performanslarının NF membranlara göre daha yüksek olduğu ancak NF membranların işletim sürelerinin daha kısa olduğu görülmüştür. Bu membranlar ile gerçekleştirilen deneyler sonucunda membranların su yumuşatma performansı ve süreleri ile harcanan pompa gücüne göre sistem optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Su yumuşatma deneylerinden elde edilen sonuçlarla uygun olduğuna karar verilen NF ve RO membranlar ile istenilen güç ve debiyi sağlayan pompa sırasıyla bir çamaşır makinesine adapte edilmiştir. EN 60456:2005 çamaşır makinesi standardına uygun olarak enerji performans deneyleri gerçekleştirilmiş ve membranlı su yumuşatma sisteminin çamaşır makinesinin yıkama etkinliği ve enerji tüketimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yumuşatılmış su ile gerçekleştirilen yıkama işlemlerinde beklendiği gibi yıkama etkinliğinin arttığı görülmüştür. Artan yıkama etkinliği ilk referans değerine inene kadar ana yıkama suyu sıcaklığı düşürülerek enerjide iyileşme elde edilmiştir. İlk referans değeri çamaşır makinesinin su yumuşatma yapılmadan gerçekleştirilen deneylerde verdiği yıkama etkinliği değeridir. Son olarak sıcaklık ve besleme suyu sertliği parametrelerinin membranların su yumuşatma performansı ve süreleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, sisteme beslenen Ca+2, Mg+2, Na+, Cl-, (SO4)-2 ve (HCO3)- iyonlarını içeren 15, 25 ve 35 dH’deki besleme sularının her biri 5, 15 ve 25°C sıcaklıklarda ayrı ayrı test edilmiştir. NF membran 4 bar transmembran basıncında, RO membranlar ise 5 bar transmembran basıncında çalıştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, her iki membran için de giriş suyunun sıcaklığı arttıkça sistemin çalışma süresinin azaldığı ancak su sertliği arttıkça bu sürenin arttığı görülmüştür.

Title

MEMBRANE BASED WATER SOFTENING SYSTEMS AND THEIR INTEGRATION INTO WASHING MACHINES

Abstract

In recent years, with increasing rate of industrialization and population growth, water resources have depleted and become polluted. Despite diminishing water resources, studies on development and generalization of water-saving models and use of recycled water are gaining speed to meet the rapidly growing water demand. Water treatment industry is expected to become a very important sector all over the world in the 21st century. Water purification has become a necessity due to the increasing demand for high-quality water larger amounts of waste water containing different types of pollutants, and depleting clean water resources. With the increasing importance of water treatment and recycling of waste water, membrane technology has taken its place among the advanced treatment technologies. The use of membrane processes for the production of drinking water is becoming increasingly common in Turkey and in the world. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) defines membrane technology as one of the best water treatment technologies. Large-scale drinking and potable water treatment systems using membrane processes are being used all over the world. The use of membrane processes are expected to increase with increasing shortage of sufficient high-quality drinking and potable water. Membrane processes are used for the purposes of filtration, concentration and purification. With the development of membrane technology, modular separation systems have been developed and become more attractive for large-scale applications. Membrane operations such as reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) are now the dominant technologies to treat surface, well, brackish, and sea water in order to produce drinking or potable water of several characteristics. Over the past few decades, the advancements in membrane technology have improved the economics of water purification and recovery significantly. One of the main research topics in washing technology is reducing energy consumption. Studies aim to reach higher cleaning efficiency while reducing the energy consumed. For this purpose, softened water may be used to increase cleaning efficiency during the wash cycle. A well known problem with water-soluble substances is hardness. Dissolved calcium (Ca+2) and magnesium (Mg+2) in water cause hardness. The hardness ions in water affect the washing media negatively by binding surface active agents which are required for washing and cleaning. Thus, the amount of detergent to be used for cleaning increases. In addition, Ca+2 and Mg+2 ions, which cause water hardness, lead to the formation of lime scale in the washing machine and lime accumulated over time affects the performance and energy consumption of the washing machine negatively. One of the methods for improving the energy performance of the washing machines is the use of softened water during main wash step. Softened water improves the cleaning efficiency of the washing machine and gives the opportunity to reduce the temperature of the main wash step. This study aims to investigate the integration of membrane separation into washing machines for water softening. For this purpose, in the first part of this study, the removal of hardness ions from water by using nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes is studied. Four different membrane modules are obtained commercially: (1) Dow Filmtec NF270 polyamide thin film composite membrane, (2) GE - Osmonics CK series cellulose triacetate/diacetate NF membrane, (3) Oltemare Extra Low RO polyamide thin film composite membrane, and (4) Koch Low RO polyamide thin film composite membrane. The Dow Filmtec NF270 model thin film composite polyamide NF membrane module has 102 cm length and 6.1 cm diameter. The manufacturer‘s specifications include a MgSO4 rejection of > 97%, a chlorine tolerance of < 0.1 ppm, an operating pressure of about 4.8 bar, and a filtrate flux of about 2.23 l/min. The GE-Osmonics CK Series 2.5x40 model cellulose triacetate/diacetate blend module also has 102 cm length and 6.1 cm diameter. The manufacturer’s specifications include a MgSO4 rejection of 94-97%, a chlorine tolerance of 1 ppm (continuous), an operating pressure of about 15.3 bar, and a filtrate flux of about 1.58 l/min. The Oltemare Extra Low RO Membrane 4.0x21 model polyamide thin film composite module has 53.3 cm length and 10 cm diameter. The manufacturer‘s specifications include a MgSO4 rejection of >99%, a chlorine tolerance of < 0.1 ppm, and an operating pressure of about 6.9 bar, filtrate flux of about 2.69 l/min. The RO membrane obtained from Koch Company is a composite polyamide low RO membrane module with 30 cm length and 6 cm diameter. The specifications of the RO membranes include a MgSO4 rejection of 90%, a chlorine tolerance of 1 ppm, a continuous operating pressure of 3.4 bar, and a filtrate flux of 0.8 L/min. The experiments are carried out in an experimental set-up which involves circulation and reuse of the concentrate stream from the membrane unit. For experiments tap water samples are collected from the local water supply system and conditioned to get feed hardness values of 15, 25 and 35 German Hardness (GH) by adding Ca2+, Mg2+, Na+, Cl, (SO4)2 and (HCO3) ions in appropriate quantities. Before entering the membrane unit, feed water is passed through an active carbon filter (ACF) to remove free chlorine which may be harmful for the membrane and to reduce membrane fouling. Water exiting the ACF is stored in a tank and then sent to the membrane by means of a pump. The membrane modules are tested using three different pumps suitable to membrane capacities. Water at 15C temperature and 15 dH hardness value is fed to the water softening system. Each membrane-pump pair is operated at the appropriate transmembrane pressures. Experiments are repeated three times for each pressure value, and the system has been operated until 15 liters of softened water is obtained. Water softening performance of membranes are compared. During experiments, feed water, softened water (permeate), and hard water (concantrate) temperatures are measured with a thermocouple. The electrical conductivity and pH of feed, permeate, and retentate samples are determined by using a 720 ORION 150 model portable conductivity meter and a inoLab portable pH measuring device, respectively. Calcium and magnesium hardness values are measured by using the EDTA-titrimetric method. Analysis are performed with commercially available kits (ammonium chloride, ethylene diamine tetra acetic acid, magnesium disodium salt, sodium carbonate and sodium sulfide) developed by HACH Company and 0.015 M EDTA titrant solution. Free active chlorine measurements for feed water and water passing through the ACF are obtained by using o-tolidine kit. Because of the low amount of chlorine ions in feed water a significant measurement could not be obtained. Between the NF membranes tested, Dow Filmtec NF270 is found to show the best performance at 4 bar transmembrane pressure by softening water to 5 dH hardness in 12 minutes. Between the RO membranes tested, Koch Low RO Membrane modules are found to show the best performace at 5 bar transmembrane pressure by softening water to 1dH hardness in 15 minutes. It can be concluded that ion removal performance of the RO membranes are higher than that of NF membranes, however NF membranes have exhibited less operating time. Consequently, system optimization is carried out based on the pumping power, water softening performance and operation time of the membranes. In the second stage of this work, the NF and RO membranes which exhibited the best performance and the pump that provides the required power and flow rate are adapted to a washing machine. Energy performance experiments are carried out in accordance with the EN 60456:2005 washing mahine standard and effects of membrane water softening system on washing efficiency and energy consumption of the washing machine are studied. As expected, it was observed that the washing efficiency increases when softened water is used for the washing process. Energy recovery is obtained by reducing the main wash water temperature until increased washing efficiency is reduced to its first reference value. Reference value for washing efficiency is determined by testing the washing machine without a softening system and it is found as 1,060. It has been determined that, for the Dow Filmtec NF270 membrane, lowering the main wash temperature results in an approximately 5% improvement in the energy consumption. The washing efficiency is found to be 1.061. On the other hand, for the Low RO membrane, approximately 13,7% improvement in energy consumption is obtained by lowering the main wash temperature and washing efficiency is obtained to be 1.059 which is very close to the reference value. Finally, the effect of temperature and hardness parameters on water softening performance and operating time of the membranes are investigated. Inlet water samples including Ca2+, Mg2+, Na+, Cl, (SO4)2 and (HCO3) ions with 15, 25, and 35 German Hardness (GH) values are fed to the system and tested for feed temperatures of 8, 15 and 24C. The transmembrane pressure for the NF and RO membranes is 4 bar and 5 bar, respectively. The filtered water is taken out of the system while concentrated water is sent back to the water tank by means of a return line. In both membrane processes the system is operated until approximately 13 liters of filtrate is obtained. The results have shown that the NF membrane can reduce the feed water at 15, 25, and 35 GH to 7, 15, and 21 GH, respectively. Reverse osmosis membranes can reduce the same feed water hardnesses values to approximately 1 GH. For both membrane processes, operating time reduces with increasing inlet water temperature but increases with increasing water hardness.

Anahtar Kelime

çamaşır makinesi, su yumuşatma, membran filtrasyon, nanofiltrasyon, ters ozmos, yıkama performansı, enerji performansı

Bilim Kodu

0




Sıra No :13884
Üniversite

506091066

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr.Birgül TANTEKİN ERSOLMAZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2013

Tez Öğrencisi

GÖZDE IŞILAY ÖZYURT

Başlık

ZEOLİT BENZERİ METAL ORGANİK KAFES (Rho-ZMOF) SENTEZİ ve CO2/CH4 AYIRMA AMAÇLI KARIŞIK MATRİSLİ MEMBRAN HAZIRLAMADA KULLANIM POTANSİYELİ

Özet

Bu çalışmada, CO2 ayırma amaçlı karışık matrisli poliimid membranlar hazırlanmıştır. Katkı malzemesi olarak, bir MOF çeşidi olan, rombik topolojiye sahip zeolit benzeri metal organik kafes (rho-ZMOF) seçilmiştir. Rho-ZMOF kristalleri solvo-termal yöntemle sentezlenmiştir. Sentezlenen kristaller yapısal ve termal olarak karakterize edilmiştir. Karışık matrisli membran yapımında kullanılmak istenen bu kristallerin membran içinde daha iyi dağılım göstermesi amacıyla kristal boyutu küçültme denemeleri yapılmıştır. Rho-ZMOF kristalleri iki farklı poliimide (Matrimid® 5218 ve 6FDA-DAM) katılarak karışık matrisli kompozit membranlar hazırlanmıştır. Hazırlanan membranların termal ve morfolojik karakterizasyonları yapılmıştır. Saf gaz geçirgenlik ölçümleri sonucunda rho-ZMOF katkısı içeren membranların CO2 ayırma performanslarının arttığı belirlenmiştir.

Title

SYNTHESIS OF ZEOLITE LIKE METAL ORGANIC FRAMEWORK (Rho-ZMOF) AND ITS POTENTIAL AS FILLER IN MIXED MATRIX MEMBRANES FOR CO2/CH4 SEPARATION

Abstract

In this study, zeolite like metal organic framework crystals in rhombic topology (rho-ZMOF) are synthesized and characterized for possible use as filler in the development of polyimide based mixed-matrix membranes (MMMs) for CO2 separation. The rho-ZMOF crystals were synthesized using the solvo-thermal method. Their structural and thermal characteristics were investigated. Crystal size reduction studies were carried out in order to achieve better distribution of the crystals in the formation of mixed matrix membranes. The rho-ZMOF crystals were dispersed in two different polyimides (Matrimid® 5218 and 6FDA-DAM) to obtain mixed matrix membranes. Single gas permeability measurements of the membranes with rho-ZMOF were done and the results showed that the rho-ZMOF addition into polyimides enhanced CO2/CH4 separation ability of these membranes.

Anahtar Kelime

Rho-ZMOF, Karışık Matrisli Membranlar, CO2 Ayırma

Bilim Kodu

603




Sıra No :12260
Üniversite

506091062

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. A. Nusret BULUTÇU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

BAYRAM ANDAK

Başlık

ÇİNKO-KARBON VE ALKALİ PİLLERİN GERİ KAZANIM PROSESİ İÇİN ZnSO4-MnSO4-H2O KATI-SIVI FAZ DENGESİNİN İNCELENMESİ

Özet

Taşınabilir piller günlük yaşamın en önemli parçalarından biri halindedir. Çinko-karbon ve alkali piller ise dünya genelinde en çok kullanılan taşınabilir birincil pillerin başında gelmektedir. Bu piller, çevre kirliliği ve insan sağlığı açısından olumsuz unsurlar barındırmaları sebebiyle tehlikeli atık grubunda yer almaktadır. Ayrıca çinko-karbon ve alkali pillerin tekrar kullanılamamaları sınırlı miktarda olan doğal kaynakların tükenmesine neden olmaktadır. Doğal kaynak kullanımının azaltılması ve pil içerisinde bulunan tehlikeli metallerin neden olduğu çevresel sorunların önlenmesi için geri kazanım teknolojilerinin yaygınlaşması gerekmektedir. Aksi halde pil geri kazanımında uygun bir yöntemin uygulanmaması beraberinde su ve hava gibi doğal kaynakların kirlenmesine neden olacaktır. Bu çalışmanın temel amacı, çinko-karbon ve alkali pillerin geri kazanım prosesi için ZnSO4-MnSO4-H2O katı-sıvı faz dengesinin incelenmesidir. İlk aşamadan çinko sülfat, mangan sülfat ve sudan oluşan üç bileşimli sistemin 15 oC, 40 oC, 50 oC ve 80 oC sıcaklıklarındaki katı-sıvı faz dengeleri çıkarılmıştır. Çalışılan sıcaklıklardan en uygun iki sıcaklık seçilerek kristalizasyon prosesi kurulmuştur.

Title

INVESTIGATION OF ZnSO4-MnSO4-H2O TERNARY DIAGRAM FOR RECOVERY PROCESS OF WASTE ZINC-CARBON AND ALKALINE BATTERIES

Abstract

Portable batteries have a great role to play in daily life. Zinc-carbon and alkaline cells are the most widely diffused of the primary portable batteries in the world. These batteries take part in the hazardous waste category due to containing harmful substances for human health and environment. Furthermore, single-usage property of zinc-carbon and alkaline batteries leads to the depletion of limited natural resources. The recycling technology should become widespread in order to reduce the usage of natural resources and to eliminate environmental problems due to hazardous materials in batteries. Otherwise, improper disposal of usual batteries leads pollution for natural resources like water and atmosphere. The main aim of this study was to investigate of ZnSO4-MnSO4-H2O ternary diagram for recovery process of waste zinc-carbon and alkaline batteries. At the first, experimental studies were carried out in order to obtain solid-liquid phase equilibrium of zinc sulfate, manganese sulfate and water ternary system at 15 oC, 40 oC, 50 oC ve 80 oC. Two proper temperatures to constitute crystallization process is chosen.

Anahtar Kelime

Çinko-karbon pil, Alkali pil, Çinko sülfat, Mangan sülfat, Geri dönüşüm

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :12428
Üniversite

506081038

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç.Dr.Devrim B. KAYMAK

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Rojda Özgür BAKİ

Başlık

Reaktif Distilasyon Kolonu İçeren Kompleks Prosesin Fabrika Ölçekli Kontrolü

Özet

Giderek artan ekonomik ve çevresel kaygılar, endüstriyi, reaksiyon ve ayırma işlemlerini tek bir ünitede birleştiren reaktif distilasyon kolonları üzerinde yoğunlaşmaya teşvik etmiştir. Literatürdeki makalelerin büyük çoğunluğu, tek başına çalışan reaktif distilasyon kolonunun yatışkın hal tasarımını ve dinamik davranışını ele almıştır. Ancak, reaktif distilasyon kolonu içeren kompleks prosesin fabrika ölçekli kontrolünde önemli bir bilgi eksiği bulunmaktadır. Bu alandaki eksikliği gidermek için, gerçek endüstriyel bir sürecin basitleştirilmiş hali, reaktif kolon içeren kompleks prosesin dinamik kontrol edilebilirliğini araştırma amacıyla kullanılmıştır. Bu kompleks süreç, iki reaksiyon basamağı, üç geleneksel distilasyon kolonu, iki geri dönüş akımı ve altı kimyasal bileşen içermektedir. Bu çok üniteli kompleks proseste, kimyasal yapının ve bileşenlerin uçuculukların uygun olması, ikinci reaksiyon basamağı ve üçüncü geleneksel distilasyon kolonunu, reaktif distilasyon kolonu olarak birleştirmeyi mümkün kılmıştır. Bu amaçla çalışma, sistemin, yatışkın hal değerlerinin hesaplanması, dinamik simulasyonun gerçekleştirilmesi, fabrika ölçekli yapı göz önünde bulundurularak uygun kontrol yapılarının tasarlanması ve en uygun kontrol yapısının seçimi olmak üzere dört aşamada irdelenmiştir. Çalışmanın sonucunda, reaktif distilasyon kolonu içeren kompleks prosesin fabrika ölçekli kontrolünün, hem sıcaklık hem de bileşen kontrol yapıları tarafından, değişen bozanetkenlere karşı etkin bir şekilde gerçekleştirilebilirliği görülmüştür.

Title

Plantwide Control of a Complex Process Involving a Reactive Distillation Column

Abstract

Increasing energy demand and environmental considerations have forced industry to focus on process intensification. Reactive distillation columns combining reaction and separation operations into a single vessel have been successful examples of process intensification. This have made the reactive distillation columns the subject of many papers in recent years. The vast majority of these papers dealt with the steady-state design and the dynamic behavior of the individually operating reactive distillation columns. However, there is a lack of knowledge on the plantwide control of multi-unit complex processes involving reactive distillation columns. In order to make up the deficit in this field, a simplified version of a real industrial process is modified as a test case. The original process contains two reaction steps, three distillation columns, two recycle streams and six chemical components. Since the chemistry and volatilities have been suitable, the second reaction and the third separation steps have combined into a reactive distillation column. Then, two of the composition control structures studied have been found workable among several alternatives. In the next step, temperaturebased inferential control structures have been designed, since temperature measurements are faster, cheaper and more reliable. It has been observed that both composition and temperaturebased control structures have effectively controlled the system in the face of different disturbances. Results of the dynamic simulations show that the deviation in the product purities occurs in the temperature-based control structures. However, it has been seen that they are quite close to their specifications in single-end temperature control structures.

Anahtar Kelime

Reaktif Distilasyon Kolonu, Fabrika Ölçekli Kontrol, Proses Kontrol

Bilim Kodu

6030202




Sıra No :12413
Üniversite

506091051

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Yrd. Doç. Dr. Ramazan Kızıl

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Nur Çebi

Başlık

BEYAZ PEYNİRLERDE KİMYASAL KOMPOZİSYONUN MİKRO ÖLÇEKTE DAĞILIMININ MİKRO-FTIR İLE BELİRLENMESİ

Özet

Bu tez çalışması beyaz peynir gibi protein ve yağın değişik kompozisyonda ve geometride dağılım gösterdiği bir gıda sisteminin mikro-FTIR ile kimyasal görüntülenmesinin gerçekleştirilmesi üzerinedir. Yağ bölgelerini temsilen IR spektrumun C-H ve C=O bölgeleri, protein için amid I ve amid II bölgeleri seçilmiştir. Taralı bölgede bu IR absorbsiyon bantlarının alan oranlaması ile kimyasal görüntüler elde edilmiş ve yağ ve protein dağılım haritası oluşturulmuştur. Mikro-FTIR ile peynirdeki bileşenlerin boyutsal dağılımı ayrıntılı şekilde incelenebilmiş ve literatür ile karşılaştırıldığında, peynirin mikroyapısının protein matriksi içerisinde dağılmış farklı büyüklük ve şekillerdeki yağ globüllerinden oluşan bir yapı olduğu gösterilmiştir. Dört farklı ticari firmadan elde edilmiş Ezine peynirlerinin mikroyapıları incelenmiş ve karşılaştırılmıştır.

Title

DETERMINATION OF CHEMICAL COMPOSITION DISTRIBUTION AT MICRO-SCALE IN WHITE CHEESES BY MICRO-FTIR

Abstract

The aim of this study is to investigate chemical structure of valuable Ezine cheese samples by using micro-FTIR, which is capable of obtaining chemical imaging of the sample in which protein and fat is dispersed in different composition and geometry. The microstructures of four different type Ezine cheeses were examined by using micro-FTIR imaging system. For imaging fat dispersion, C-H and C=O functional groups associated bands observed in the 1735-1739 cm-1 and 2965-2854 cm-1 region were utilized, for imaging protein dispersion, amide I and amide II functional groups associated bands observed in the 1654-1632 cm-1 and 1545-1532 cm-1 region were utilized. In conclusion, it is found that the cheese microstructure is a structure that is composed of fat globues with different size and shapes dispersed in protein matrix.

Anahtar Kelime

beyaz peynir, FTIR, Mikro-FTIR

Bilim Kodu

603




Sıra No :12406
Üniversite

506091042

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Melek TÜTER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Göknur TÜRETKAN

Başlık

HAM MISIR YAĞINDAN ENZİMATİK YÖNTEMLE FOSFOLİPİDLERİN GİDERİLMESİ

Özet

Yemeklik yağ rafinasyonunun ilk basamağını oluşturan yapışkan madde giderme işlemi, özellikle ham yağlardan fosfolipidlerin giderilmesi için uygulanan bir işlemdir. Asidik yöntemle yapışkan madde giderme işlemi, geniş kullanım alanına sahip olmasına karşın, günümüzde enzimatik yöntemlerin uygulandığı çalışmalar önem kazanmıştır. Bu çalışmada ham mısır yağına enzimatik yöntem uygulanarak, prosese etki eden reaksiyon parametreleri araştırılmış ve fosfor içeriğini 5 ppm seviyesinin altına düşürmek için gerekli olan uygun koşullar belirlenmiştir. Fosfor içeriği 495 ppm olarak belirlenen ham mısır yağına üç farklı yöntemle yapışkan madde giderme işlemi uygulanmıştır bunlar; Enzy-Max, tüm reaktanların aynı anda uygun reaksiyon sıcaklığında prosese ilave edildiği enzimatik yöntem ve asidik yöntem ile yapışkan madde giderme işlemleridir. Asidik yöntem uygulanan yağın fosfor içeriği 30. dakikada 57 ppm olarak ölçülmüş ve 2 saatlik reaksiyon boyunca yaklaşık bu değerde sabit kalmıştır. Bu nedenle deneysel çalışmalara bir mikrobiyal lipaz olan Lecitase® Ultra A1 enziminin kullanıldığı enzimatik yöntemlerle devam edilmiştir. Ham yağ, Enzy-Max ve enzimatik yöntem için uygun çalışma koşullarında aynı miktarda reaktantlar ile muamele edilmiştir. Her iki enzimatik proses için bulunan fosfor içerikleri yaklaşık olarak aynı olduğundan, ön işlem içeren Enzy-Max yöntemine göre, uygulaması daha kolay ve daha ekonomik bir yöntem olan enzimatik yöntem ile çalışmalara devam edilmiştir. Enzimatik yöntem üzerine etki eden sıcaklık, pH enzim ve su miktarı parametreleri; 75 gr ham mısır yağı ile gerçekleştirilen deneylerde, 50 °C, pH: 5, 50 µL enzim ve 1,5 ml su olarak bulunmuştur. Bu koşullarda, reaksiyonun 2. saatinin sonunda ham mısır yağının fosfor içeriği 4,81 ppm olarak belirlenmiştir.

Title

REMOVAL OF PHOSPHOLIPIDS FROM CRUDE CORN OIL BY ENZYMATIC METHOD

Abstract

Degumming is the first step of edible oil refining processes and particularly applied for removal of phospholipids from crude oils. Acid degumming is a widely used process; however, nowadays enzymatic degumming studies gain increasing importance. In this study, enzymatic method was applied to crude corn oil. The effect of reaction parameters on this process was investigated and the proper reaction conditions were established to lower the phosphorus content of oil less than 5 ppm. Enzy-Max®, enzymatic method, in which all reactants are added at the same time at reaction temperature, and acidic method were applied to crude corn oil having phosphorus content of 495 ppm. By acidic method, phosphorus content of product was measured as 57 ppm after 30 minutes and remained nearly constant at this value during 2 hours reaction time. Therefore studies were continued with enzymatic methods using a microbial lipase Lecitase® Ultra A1 enzyme. Crude oil was separately treated with same amount of reactants according to Enzy-Max and enzymatic method working conditions. The phosphorus contents of the samples obtained from both processes were found to be almost the same value. Enzymatic method was selected for suitable process because of being an easier method and having cost advantages than Enzy-Max method which includes pretreatment stage. For enzymatic method, the appropriate temperature, pH, enzyme and water amounts were determined as 50°C, pH: 5, 50 µL/75 g oil and 1.5 mL/75 g oil respectively. At these conditions, phosphorus content of oil was determined in 2 hours as 4.8 ppm.

Anahtar Kelime

Mısır Yağı, Yapışkan Madde Giderme, Fosfolipaz, Fosfolipid, Lecitase Ultra A1

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :12405
Üniversite

506091057

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Melek TÜTER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Seval KARAHASAN

Başlık

HAM PAMUK YAĞINDAN ENZİMATİK YÖNTEMLE FOSFOLİPİDLERİN GİDERİLMESİ

Özet

Bu çalışmada, ham pamuk yağındaki fosfolipidlerin uzaklaştırılması amacıyla mikrobiyal Lecitase® Ultra A1 enzimi kullanılarak enzimatik yapışkan madde giderme işlemi uygulanmıştır. Bu amaçla, reaksiyon parametrelerinin (karıştırma hızı, enzim-, su- ve asit miktarları, sıcaklık ve pH) pamuk yağının kalan fosfor içeriğine etkisi incelenmiş, yağın fosfor içeriğini 10 ppm değerinin altına düşürecek uygun reaksiyon koşulları belirlenmiştir. Fosfor miktarı başlangıçta 846 ppm olan ham pamuk yağına asidik ve enzimatik yöntemler uygulanmış ve deneysel sonuçlar yağın fosfor içeriğini düşürmede enzimatik yöntemin asidik yönteme göre daha etkili olduğunu göstermiştir. Uygun enzimatik yöntemi bulmak için, pamuk yağı EnzyMax® yöntemi ve tüm reaktanların aynı çalışma sıcaklığında birlikte ilave edildiği enzimatik yönteme göre, 1400 rpm karıştırma hızında 2 ml enzimle 3 saat süreyle muamele edilmiştir. Her iki prosesten de elde edilen yağların fosfor içerikleri hemen hemen aynı bulunmuştur. Bu nedenle, enzimatik yöntem, EnzyMax® yöntemine göre hem daha kolay uygulanabilir hem de daha ekonomik olması nedeniyle, en uygun yöntem olarak seçilmiştir. En düşük fosfor içeriği enzimatik yöntemle, 75 gram yağ için; 8 mL enzim, 6 mL su, 0,9 mL asit kullanılarak, 1400 rpm karıştırma hızında, 50ºC ve pH 5,5’de 2 saatlik reaksiyon sonrasında 8,1 ppm olarak elde edilmiştir.

Title

REMOVAL OF PHOSPHOLIPIDS FROM CRUDE COTTONSEED OIL BY ENZYMATIC METHOD

Abstract

In this study, enzymatic degumming process was applied to remove phospholipids from crude cottonseed oil by using microbial Lecitase® Ultra A1 enzyme. For this purpose, the effect of reaction parameters (stirring rate, enzyme-, water-, and acid amounts, temperature and pH) on the residual phosphorus content of cottonseed oil was investigated and the proper reaction conditions were established to reduce phosphorus content of oil below 10 ppm. Enzymatic and acidic methods were carried out to crude cottonseed oil having initial phosphorus content of 846 ppm and experimental results indicated that enzymatic method was more effective than acidic method in terms of reducing phosphorus content of oil. In order to select the proper enzymatic degumming method, cottonseed oil was separately treated with 2 mL enzyme amount at 1400 rpm stirring rate for 3 h according to enzymatic method in which all reactants are added at the same time at certain reaction temperature and EnzyMax® method working conditions. The phosphorus contents of the oils obtained from both processes were found to be almost the same. Therefore enzymatic method was chosen as suitable method, because it was easier to apply and also more economical than EnzyMax®. The lowest phosphorus content of cottonseed oil was obtained as 8.1 ppm with the enzymatic method, using 8 mL of enzyme, 6 mL of water and 0.9 mL of acid per 75 g of oil at 1400 rpm stirring rate, at 50ºC and at pH 5.5 after 2 h reaction time.

Anahtar Kelime

pamuk yağı, fosfolipid, fosfolipaz, enzimatik yapışkan madde giderme, Lecitase Ultra A1

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :12351
Üniversite

506101014

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

AYŞEGÜL MERİÇBOYU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

EDA YILMAZER

Başlık

BİYOKÜTLE YARIKOKU-KÖMÜR KARIŞIMLARININ YANMA DAVRANIMLARININ İNCELENMESİ

Özet

Ülkemizde enerji arzı ve tüketimi arasındaki fark her yıl artmakta ve buna bağlı olarak enerji kaynakları açısından dışa bağımlılığımız da artmaktadır. Türkiye’nin gelişmesini sürdürebilmesi için ihtiyacı olan enerjiyi zamanında, yeterli miktarda, ekonomik koşullarda ve çevreye zarar vermeden sağlayıp, kullanması gerekmektedir. Türkiye’nin en önemli enerji kaynağı olan kömürlerin çoğu kül, kükürt ve nem içeriği yüksek, ısıl değeri ise az olan düşük kaliteli linyitlerdir. Ayrıca, bir tarım ülkesi olan Türkiye, biyokütle kaynakları bakımından da büyük bir potansiyele sahiptir. Biyokütle kaynakları çevre ile dost sürdürülebilir enerji üretimi için önemli bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Kömür ve bazı biyokütle kaynaklarının doğrudan yakılması yoluyla enerji üretimi, bilinen en eski yöntemdir. Son yıllarda biyokütle-kömür veya biyokütle yarıkoku-kömür karışımlarının birlikte yakıldığı yakma sistemleri geliştirilmektedir. Bu karışımların yakılması yoluyla enerji üretimi; sera gazlarının yayınımında azalma, kükürt dioksit ve azot oksit yayınımlarının da daha düşük seviyelerde olmasını sağlamaktadır. Biyokütle-kömür veya biyokütle yarıkoku-kömür karışımlarının yakılacağı sistemlerin tasarımı için bu karışımların yanma davranımlarının ve kinetiklerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, Tekirdağ Malkara ve Çorum Bayat kömürleri ile vişne ve şeftali çekirdeği numunelerinden düşük sıcaklık karbonizasyonu elde edilen yarıkokları kullanılarak hazırlanan karışımların, yanma davranımları ve kinetikleri incelenmiştir. Termogravimetrik analiz cihazında gerçekleştirilen yanma deneylerinde, biyokütle yarıkoku ve biyokütle yarıkoku-kömür karışımlarının yanmasının tek basamakta gerçekleştiği gözlenmiştir. Biyokütle yarıkokları ve Tekirdağ Malkara kömürü ile hazırlanan karışımlarda, yanma davranımının karışıma ilave edilen biyokütle yarıkokun miktarından belirgin olarak etkilendiği görülmüştür. Çorum Bayat kömüründen hazırlanan karışımlarda ise bu etki görülememiş, biyokütle yarıkoklarının Çorum Bayat kömürünün yanma davranımına çok benzer davranım gösterdiği belirlenmiştir. Bu sonuç; aynı biyokütle yarıkoklarının farklı kömürler üzerinde değişik etkilerinin olabileceğini göstermektedir. Deneysel yanma eğrilerinden elde edilen veriler kullanılarak, BASIC dilinde yazılmış bir bilgisayar programı yardımıyla yanma tepkimesine ait kinetik parametreler hesaplanmıştır. Kinetik paremetrelerin numune cinsine ve hesaplama yöntemine göre değiştiği belirlenmiştir.

Title

INVESTIGATION THE COMBUSTION BEHAVIOUR OF BIOMASS CHAR-COAL BLENDS

Abstract

The difference between energy supply and consumption in our country increases every year and accordingly, our foreign dependence on energy in terms of sources increases as well. In order to continue its development, Turkey must provide and use the required energy as economically, sufficiently and environmentally friendly. Coal is the most important energy source of Turkey and most of the Turkish coal’s are low quality lignites having high ash, sulfur, moisture content and low heating value. In addition, Turkey as an agricultural country, has a great potential in terms of biomass resources. Biomass resources are appeared to be an important alternative for environmentally friendly and sustainable energy production. Energy production through the direct combustion of coal and some biomass resources is the oldest known method. In recent years, combustion systems for burning biomass-coal or biomass char-coal blends together, are being developed. Energy production through the burning of the these blends, provides reduction in emissions of greenhouse gases, and lowers the sulfur dioxide and nitrogen oxide emission levels as well. It is necessary to know the combustion behaviour and kinetics of biomass-coal or biomass char-coal blends for the desining of combustion systems to be used. In this study, combustion behaviours and kinetics of blends prepared by using Tekirdağ Malkara and Çorum Bayat lignites, and peach stone and sour cherry stone chars, obtained by low temperature carbonization, were investigated. In the combustion experiments, which are performed in a thermogravimetric analyzer, it was observed that the combustion takes place in a single step both for biomass chars and biomass char-coal blends. The combustion behaviours of blends prepared from Tekirdağ Malkara lignite and biomass chars are significantly effected by the amount of the biomass chars added to the blends. This effect was not seen for the blends prepared from Çorum Bayat lignite and biomass chars. It was determined that the combustion behaviour of biomass chars are very similar to the Çorum Bayat lignite’s combustion behaviour. This result shows that same biomass chars may have different effects on the different coals. Kinetic parameters for the combustion reaction were calculated by using with the aid the help of a computer program written in BASIC (the data obtained from the experimental combustion curves). It was determined that the kinetic parameters are varied depending on the sample type and the method of calculation.

Anahtar Kelime

biyokütle yarıkoku,kömür

Bilim Kodu

0




Sıra No :12329
Üniversite

506101006

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Melkon TATLIER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Aylin ATAKAN

Başlık

ADSORPSİYON ISI POMPALARINDA KULLANILABİLECEK STABİL ZEOLİT KAPLAMALARIN HAZIRLANMASI

Özet

Bu çalışmada, hidrotermal sentez yolu ile ve substrat ısıtma yöntemi kullanılarak zeolit 4A ve 13X kaplamaları hazırlanmıştır. Adsorpsiyon ısı pompası uygulamalarında uzun süreli kullanıma yönelik olarak zeolit kaplamalarının ısıl-mekanik stabilitelerinin geliştirilmesi için, sentezlenen zeolit kaplamaları sentez-sonrası uygulanan bir işlem ile poliakrilik asit filmi ile kaplanmıştır. Farklı kalınlıklarda kaplama elde etmek amacı ile çeşitli sentez şartları uygulanmıştır. Hazırlanan malzemelerin karakterize edilmesi amacı ile X-ışını kırınımı (XRD), alan salım tabancalı taramalı elektron mikroskobu (FEGSEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca, kaplamaların ısıl-mekanik stabilitelerinin tespiti amacı ile ultrasonik işlemler ve ısıtma/soğutma çevrimleri uygulanmıştır. Sonuç olarak, sentez-sonrası uygulanan işlemin zeolit kaplamalarının stabilitelerini arttırdığı gözlenmiştir. İnce poliakrilik asit filmler, zeolit kaplaması ile iyi bir şekilde entegre olmuş ve incelenen örneklerin desorpsiyon performanslarını olumsuz yönde etkilememiştir.

Title

PREPARATION OF STABLE ZEOLITE COATINGS FOR USE IN ADSORPTION HEAT PUMPS

Abstract

In this study zeolite 4A and zeolite 13X coatings were prepared by substrate heating method in a hydrothermal system. In order to enhance the thermal-mechanical stability of the zeolite coatings for continuous use in adsorption heat pump applications, the synthesized coatings were coated with polyacrylic acid films as a post-synthesis treatment. Various synthesis conditions were applied to obtain coatings with different thicknesses. X-ray diffraction (XRD), field emission gun scanning electron microscopy (FEGSEM), Fourier-Transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA) were used to characterize the materials prepared. Additionally, ultrasonic treatments and heating/cooling cycles were applied for determination of the thermal and mechanical stabilities of the coatings. As a result, it was observed that the post-synthesis treatment improved the stabilities of the zeolite coatings. The thin polyacrylic acid films were well integrated with the zeolite coatings and did not lead to any negative effects on the water desorption performances of the samples investigated.

Anahtar Kelime

Zeolit, Kaplama, Stabilite, Poliakrilik asit

Bilim Kodu

603




Sıra No :12258
Üniversite

506090064011

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ahmet Tuncer Erciyes

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Can YILDIRIM

Başlık

KAPLAMA MALZEMESİ OLARAK BENZOKSAZİN İLE MODİFİYE EDİLMİŞ TRİGLİSERİD YAĞLAR

Özet

Trigliserid yağlar en çok kullanılan yenilenebilir enerji kaynakları arasındadır. Beslenme amacının yanında, bu doğal ürünler polimer sentezinde de kullanılmaktadır ve en çok kullanılan uygulama alanı kaplama endüstrisidir. Film özellikleri kusurlu olduğu için modifiye edilmeleri gerekmektedir. Bu bağlamda, trigliseridler polistiren gibi çeşitli polimerlerle ile modifiye edilmişlerdir ve bu çalışmada, termoset yapıda olan polibenzoksazin trigliseridlerin modifikasyonunda kullanıldı. Polibenzoksazinler göz alıcı özelliklerinden dolayı araştırmacıların ilgilerini çekmiştir. Bu amaçla, ilk olarak hidroksil grubu taşıyan benzoksazin monomeri 6-amino-1-hekzanol amin varlığında fenol ve paraformaldehitin kondenzasyon reaksiyonu ile hazırlandı. Sonraki aşamada, benzoksazin monomerleri toluen diizosiyanat ile kısmi gliseridlerin hidroksil gruplarına bağlandı. Son aşamada, benzoksazin ile modifiye edilmiş trigliserid örnekleri kürlendi ve özellikleri incelendi. Kürleme işleminden sonra, saydam filmler yüksek yapışma ve esneklik özelliği gösterdi. Hazırlanan örneklerin karakterizasyonu FT-IR ve 1H NMR ile saptandı. Film özellikleri ASTM ve DIN prosedürüne göre saptandı ve termal stabilitesi TGA ile incelendi.

Title

BENZOXAZINE MODIFIED TRIGLYCERIDE OILS AS A COATING MATERIAL

Abstract

Triglyceride oils are among the most widely used renewable energy sources. Besides the feeding purposes of triglycerides, these natural products are also used in polymer synthesis and the most used field of application of triglycerides is coating industry. Since their film properties show deficiency, it needs to be modified. In this context, they were previously modified with various polymers such as polystyrene and in this study, polybenzoxazine which is a class of thermosetting resin was used for the modification of triglyceride oil. Polybenzoxazines have been got the interest of the search area of researchers due to their significant characteristics. For this purpose, firstly, hydroxyl containing benzoxazine monomer was prepared by condensation reaction of phenol with paraformaldehyde in the presence of 6-amino-1-hexanol. In the next step, benzoxazine monomers were linked to hydroxyl groups of partial glycerides by means of toluene diisocyanate. At the final step, benzoxazine modified triglyceride samples were cured and the properties of the benzoxazine modified samples were analyzed. After curing process, the transparent film samples showed good film properties with excellent flexibility and adhesion. The characterization of the samples were identified by FT-IR and 1H NMR. The film properties of the samples were determined by ASTM and DIN procedures and the thermal stability of these samples were analyzed by TGA.

Anahtar Kelime

yenilenebilir kaynak, benzoksazin, trigliserid, fleksibilite, kaplama

Bilim Kodu

603




Sıra No :12292
Üniversite

506091058

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Nursen İpekoğlu

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Yusuf Tanuğur

Başlık

PARAFİNLERİN FİSCHER-TROPSCH VE HİDROKRAKİNG BİRLEŞİK YÖNTEMİ İLE DOĞRUDAN SENTEZİ

Özet

Günümüz dünyasında enerji sektörü pek çok sorunla karşılaşmaktadır. Dünya nüfusunun yaklaşık olarak %20’sinin elektrik enerjisine erişimi sağlanamamaktadır. Tüm gelişmiş ülkelerin güvenilir enerji kaynaklarına sahip olduğu düşünülürse, güvenilir enerji kaynaklarının sağlanamadığı bir dünyada ekonomik gelişme ve ilerlemeden bahsedilemez. Ucuz ve güvenilir enerji kaynaklarına erişim sürdürülebilir kalkınmanın temel şartlarından biridir. Bu nedenle şu anda kullanılabilir olan enerji teknolojilerinden tam olarak faydalanmak, daha geliştirmek ve yeni enerji kaynaklarının kullanımını desteklemek dünya üzerindeki her toplum için kaçınılımazdır. Kömür, son ikiyüz senedir insanlığın en temel enerji kaynaklarından biri olmuştur. 1800’lerin Avrupasında buhar makinelerinin gelişimi ve buna ek olarak kömürün kullanımının artması sanayi devriminin başlangıcı olarak sayılmaktadır. Kömürün yakılarak buhar eldesinde kullanılmasının yanısıra, ısınma amaçlı yoğun olarak kullanıldığı dönemler de olmuştur. Kömür 2011 yılı itibariyle dünyada birincil enerji arzının %30’unu, toplan elektrik üretiminin %41’lik kısmını oluşturmaktadır. Ayrıca kimya endüstrisi için önemli bir hammadde olan kömür, pek çok prosesde hammadde olarak kullanılabilmektedir. Fakat kömürün çevresel etkileri, kömür kullanımını bazı yönlerden kısıtlamaktadır. Kömür kullanımı ile oluşabilecek çevresel zararların en aza indirilmesini sağlayacak teknolojilerin geliştirilmesi bir seçenekten öte zorunluluk haline gelmiştir. Ayrıca dünyadaki mevcut kömür rezervlerinin 100-150 sene daha bitmeyeceğinin tahmin edilmesi, kömürün gelecekte önemini koruyacağını göstermektedir. Kömürün diğer fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında dünya üzerindeki dağılımı daha eşittir. Bu nedenle her ülke için enerji konusunda dışa bağımlılıktan kurtulmanın önemli bir aşamasını kömürün enerji kaynağı olarak kullanılması oluşturmaktadır. Kömür doğrudan yakılarak enerji kaynağı olarak kullanılabileceği gibi, ısıl dönüşüm teknolojileri ile de ikincil enerji kaynaklarına dönüştürülebilir. Isıl dönüşüm teknolojisi olarak piroliz, sıvılaştırma ve gazlaştırma gösterilebilir. Bu yöntemler ile kömürden ikincil enerji kaynaklarının üretiminin gerçekleştirilmesinin yanı sıra kimya endüstrisinde kullanılan çok farklı kimyasalların eldesi de mümkündür. Gazlaştırma ısıl dönüşüm teknolojileri arasında önemli bir yer tutmaktadır. Gazlaştırmanın temel amacı kömür, biyokütle gibi organik kaynaklardan CO ve H2 gazlarını içeren sentez gazı elde etmektir. Gazlaştırma ile elde edilen sentez gazı kimya endüstrisinde kullanılabileceği gibi farklı oranlarda CO ve H2 içeren sentez gazı Fischer-Tropsch sentezi ile benzin veya motorin hidrokarbonlarına dönüşümü de yapılabilir. Fischer-Tropsch sentezi uzun zamandır bilinen ve uygulanan bir teknolojidir. 1930’ların Almanya’sında geliştirilen bu yöntem daha sonraları başta Güney Afrika olmak üzere çeşitli ülkelerde uygulama alanı bulmuştur. Fischer-Tropsch sentezi farklı sıcaklık aralıklarında uygulanabilir. Düşük sıcaklıktaki uygulamalar genelde motorin hidrokarbonlarının üretiminde kullanılırken, yüksek sıcaklık Fischer-Tropsch sentezi daha çok benzin hidrokarbonlarının üretiminde uygulanmaktadır. Fakat sıcaklık ve diğer proses parametreleri ne olursa olsun Fischer-Tropsch sentezi sonucunda ortaya geniş bir aralıkta ve farklı tipte hidrokarbonların bulunduğu karışım ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle istenilen faydalı son ürünlere ulaşmak için Fischer-Tropsch sentezi ürünlerinin, ürün iyileştirme işlemine tabii tutulması gerekmektedir. Bu geniş aralıktaki hidrokarbon karışımından benzin ve motorin hidrokarbonlarına geçişinin Hidrokraking ile sağlanması mümkündür. Hidrokraking yöntemi petrol rafinerilerinde çok sık olarak kullanılmaktadır. Fischer-Tropsch sentezi içinde uygulanan bir yöntemdir. Sentez gazından motorin veya benzin elde edilirken prosese eklenecek her bir işlem aşaması ek maliyet gerektirmektedir. Bu maliyet probleminin çözümlerinden biri Birleşik Fischer-Tropsch ve Hidrokraking Sentezi uygulanmasıdır. Parafinlerin sentez gazından doğrudan üretiminde, Fischer-Tropsch ve Hidrokraking işlemlerinin birleştirilmesi, yatırım ve işletme maliyetlerini önemli oranda düşürecektir. Fischer-Tropsch ve Hidrokraking proseslerinin birleştirilmesi iki farklı tip katalizörün bir arada kullanılması ile mümkün olmaktadır. Bu tez çalışmasında Birleşik Fischer-Tropsch ve Hidrokraking sentezi ile motorin parafinlerinin üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla deneysel çalışma iki aşamada yürütülmüş ilk aşama olarak Birleşik Fischer-Tropsch ve Hidrokraking sentezi için Hidrokraking işlevini görecek iki tip katalizörün Fischer-Tropsch sentezi şartlarında performans analizi yapılmıştır. Deneysel çalışma sırasında Platin/HMFI ve Paladyum/HMFI katalizörleri test edilmiştir. Performans analizi sabit yataklı iki adet silindirik reaktörde gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneği bu reaktörlerin yanı sıra analiz için olması gerekli olan buharlaştırıcı, gaz kromatografi, sıcaklığın ve basıncın kontrol edildiği düzenekler ve kütle akış kontrol cihazlarından oluşmaktadır. Reaktör yapılan deneyler sırasında sürekli olarak çalıştırılmıştır. Sürekli yapılan deneyler nedeniyle gaz kromatografi cihazı analiz için sisteme doğrudan bağlanmıştır. Gaz kromatografi analizi için iki farklı detektör ve cihaz kullanılmıştır. Seçiciklik hesabı için FID, karbonmonoksit dönüşüm oranının belirlenmesi için TCD tipi gaz detektörler kullanılmıştır. Reaktör çıkış akımı buharlaştırıcıda gaz haline geçmekte daha sonra bu gaz karışımı gaz kromatografi cihazına beslenmektedir. Yapılan deneysel çalışmada, deneysel çalışmanın tekrarlanabilirliğini artırmak ve daha güvenilir sonuçlar almak için katalizör reaktör içerisinde yatışkın bir sıcaklık profilinin elde edildiği bir noktaya yerleştirilmiştir ayrıca bu bölge dışarısında kalan kısımlar inert madde ile doldurulmuştur. Reaktörde sıcaklığı kontrol edebilmek ve ısı kayıplarını engellemek için reaktör yalıtım malzemesi ile kaplanmıştır. Katalizörün sabit sıcaklık bölgesine yerleştirmek dışında, reaktöre beslenen n-hekzadekanın akış debisinin de sabit olması gerekmektir. Bu amaçla deneysel çalışmaya başlamadan önce akış debisi, reaktöre katalizör yüklemeden boş olarak çalıştırılmıştır. Reaktör çıkışında n-hekzadekan debisi zamana bağlı olarak kontrol edilmiş, debinin değişmediği durum sağlandıktan sonra deneylere geçilmiştir. Analiz sırasında her iki katalizör için n-hekzadekan dönüşüm oranları ve seçicilikler karşılaştırılmıştır. n-hekzadekan dönüşüm oranının Fischer Tropsch sentezi ortamında yani karbonmonoksit ve suyun bulunduğu ortamda değişimi katalizörün seçiminde en etkili faktör olarak kullanılmıştır. Bu maddelerin birlikte beslendiği ortamda n-hekzadekan dönüşüm oranının düşüşü katalizörün aktivitesini kaybettiğini gösterir. Bu nedenle yüksek dönüşüm oranı veren katalizör yapılacak birleşik Fischer Tropsch sentezi ve hidrokraking için uygun olacaktır. Platin/HMFI katalizörü karbonmonoksit ortamında katalitik aktivitesini büyük oranda kaybetmiştir. Karbonmonoksit beslemesinin durdurulması katalitik aktivitenin geri kazanılmasını sağlamamıştır. Platin/HMFI katalizör su ortamında ise tüm aktivitesini kaybetmiştir. n-hekzadekan dönüşümü tamamen durmuştur. Bu karşın Paladyum/HMFI çift etkili katalizörü karbonmonoksit ve su ortamında aktivitesini bir miktar kaybetmesine rağmen n-hekzadekan dönüşüm oranlarındaki düşüş Platin/HMFI katalizöründe olduğu kadar büyük olmamıştır. Bu analiz sonucunda çift işlevli Paladyum/HMFI katalizörü kombine sentez için seçilmiştir. Bunun nedeni Paladyum/HMFI katalizörünün, Platin/HMFI katalizörüne göre daha yüksek karbonmonoksit ve su toleransı göstermesidir. Paladyum/HMFI zeoliti katalizöründe paladyum metali büyük hidrokarbonların hidrojen ile daha sonraki reaksiyonlar için aktive olmasını sağlar. Zeolit kısım ise hidrokraking ve izomerizasyon olayının gerçekleştiği kısımdır. Deneysel çalışmanın ikinci aşamasında, seçilen bu katalizör daha sonra Pd/HMFI katalizörü Kobalt katalizörü ile fiziksel olarak karıştırılarak, Düşük Sıcaklık Fischer-Tropsch Sentezi şartlarında, sentez gazından doğrudan motorin parafinlerinin üretimi amaçlanmıştır. Doğrudan motorin parafinleri eldesi için kullanılan deney düzeneği hidrokraking çalışmasında kullanılan sistem ile aynıdır. Deney sistemine karbonmonoksit ve hidrojen gazı beslenerek, kobalt katalizörü yardımı ile Fischer Tropsch sentezi ürünleri elde edilmiştir. Bu ürünleri eş zamanlı olarak hidrokraking katalizörü üzerinde daha kısa hidrokarbonlara dönüştürülmüş ve izomerleşmiştir. Elde edilen sonuçlar metan, toplam olefin ve toplam parafin seçicilikleri bakımından tartışılmıştır. Ayrıca hidrokraking deneylerinden farklı olarak karbonmonoksit dönüşüm oranı katalizörün zamana karşı deaktivasyonunu incelemede kullanılmıştır. Bunların yanında iki farklı Paladyum yüklemesinin karbonmonoksit dönüşüm oranı ve seçicilikler üstündeki etkisi incelenmiştir. Deneyler sırasında dört farklı sentez gazı debisinde çalışılmış, reaktörde kalma süresinin birleşik fischer tropsch ve hidrokraking üzerindeki etkisi incelenmiştir. Birleşik Fischer Tropsch ve Hidrokraking sonuçları ile karşılaştırma yapılabilmesi için reaktörlerin birine sadece kobalt katalizörü yüklenmiştir. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda reaktörde kalma süresinin artması ile karbonmonoksit dönüşümünün arttığı gözlemlenmiştir. Reaktörde kalma süresinin toplam parafin ve toplam olefin seçiciliği üzerinde etkisi küçük olmuştur. Bunun yanında metan seçiciliği reaktörde kalma süresi ile azalma göstermiştir. Birleşik Fischer Tropsch ve Hidrokraking sonucunda, Fischer Tropsch sentezi için yüzde yirmi mertebelerinde olan metan seçiciliği yüksek Paladyum yüklemesinde yüzde on mertebelerine indirilmiştir. Fischer Tropsch katalizörüne hidrokraking katalizörünün eklenmesi izomerleşmiş ürünlerin seçiciliğinde artışa neden olmuştur. Deneysel çalışma sırasında Fischer Tropsch sentezi ile üretilen en uzun karbon zincirli hidrokarbonda on sekiz karbon atomu bulunan ürün elde edilmiştir. Hidrokraking katalizörünün katılması ile birlikte zincir boyu on iki karbonlu hidrokarbonlara düşmüştür. Ayrıca Fischer Tropsch sentezi ile yoğun miktarda olefin elde edilmiştir. Birleşik Fischer Tropsch ve Hidrokraking ile olefinlerin parafinlere dönüşümü sağlanmıştır. Bu çalışmada denenen koşullar sonucunda, toplam parafin seçiciliğinde önemli oranda artış gözlemlenmiş, motorin hidrokarbonlarına oldukça yakın ürün bileşimi elde edilmiştir. Farklı Paladyum yüklemesinin ürün seçicilikleri üstünde etkisi olmuştur. Metan seçiciliği yüksek miktardaki metal yüklemesi için daha fazla olmuş buna karşılık düşük Paladyum yüklemesinde metan seçiciliğin daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca daha fazla Paladyum yüklemesinin karbonmonoksit dönüşüm oranını artırdığı gözlemlenmiştir. Ürün bileşimi olarak daha az olefin ve daha çok parafin içeren bir karışım elde edilmiştir. Ayrıca izomer ürünlerin seçiciliklerinde artış gözlemlenmiş bu da dizel ürün yanında birleşik Fischer Tropsch ve Hidrokraking sentezinin motorin hidrokarbonlarının üretiminde de kullanılabileceğini göstermiştir.

Title

DIRECT SYNTHESIS OF PARAFFINS FROM COMBINED FISCHER TROPSCH AND HYDROCRACKING

Abstract

Coal can be used directly by combustion or with thermal conversion secondary energy sources can ve produced from coal. There different types of thermal conversion methods and gasification is one of the most important type of thermal conversion technology. Synthesis gas (H2 and CO mixture) is one of the most important main products of gasification process. It can be used in chemical industry in addition to that it can be used for alternative fuel production. Synthesis can be further transformed into gasoline and diesel fuel hydrocarbons via Fischer-Tropsch Synthesis. However Fischer-Tropsch Synthesis has very wide range of hydrocarbon distribution. Thus product upgrading is necessary for synthesis of desired hydrocarbons. Hydrocracking can be applied for cracking the long chain hydrocarbons into desired ranged hydrocarbons. But hydrocracking process increases the investment and operation cost. One of the suggested methods for lowering the cost and upgrading the system is Combined Fischer-Tropsch and Hydrocracking Synthesis. Direct production of paraffins from synthesis gas can be done by Combined Fischer-Tropsch and Hydrocracking Synthesis. In this study, performance analyses of two different hydrocracking catalysts under low temperature Fischer-Tropsch synthesis conditions were examined. Pt/HMFI and Pd/HMFI bifunctional catalysts were selected for the comparison of the performance. Also two different metal loading on these cataylsts were applied in order to see whether the effect of metal loading could overcome the effect of low temperature Fischer Tropsch conditions. CO and H2O were fed to the reactors as these compounds constitutes Fischer-Tropsch synthesis environment. Selectivities and n-hexadecane conversion rates of two different catalysts were compared under deactivating effects of CO and H2O. Pd/HMFI bifunctional catalyst was chosen for hydrocracking part of the combined catalyst for combined synthesis experiments as it showed better performance under Fischer-Tropsch synthesis conditions and CO and H2O environment. Cobalt and Pd/HMFI catalysts were mixed and direct synthesis of paraffins from syngas was done under low temperature Fischer-Tropsch synthesis conditions. Total paraffin, total olefin and methane selectivities were examined for different synthesis gas velocity and Pd loadings. At the experimental conditions, significant increase in total paraffin selectivity was observed. Methane selectivity at higher Pd loadings was lowered in comparison with standard Fischer Tropsch synthesis. Total olefin selectivity for both metal loadings were suppressed.Higher Pd loading on the combined catalyst showed higher CO conversion rates and overcame the effects of Fischer-Tropsch synthesis ambient conditions. In addition to that lowering synthesis gas velocity increased the CO conversion rates as the residence time in the reactors were increased. Thus very similar composition to diesel hydrocarbons was achieved. It was also observed that Combined Fischer-Tropsch and Hydrocracking Synthesis can be applied for production of gasoline fuel hydrocarbons.

Anahtar Kelime

Fischer Tropsch Sentezi, Hidroraking, Sentetik Yakıtlar, Çift etkili katalizörler

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :12240
Üniversite

506091045

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Filiz KARAOSMANOĞLU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Merve Nazlı ERDÖNMEZ BORAND

Başlık

LİGNOSELÜLOZİK BİYOETANOL ÜRETİMİNDE ÖNİŞLEMLERİN ETKİSİ

Özet

Biyoetanol, günümüzün lider motor biyoyakıtıdır. Biyoetanol hem benzine alternatif hem de yakıt katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. 1. Kuşak biyoetanol şekerli ve nişastalı biyokütle kaynaklarından üretilmektedir. 2. Kuşak biyoetanol tarım kaynakları dışında, lignoselülozik biyokütleden enzimatik hidroliz yöntemi ile üretilmektedir. Odun, tarımsal ve orman atıklarından oluşan lignoselülozik biyokütle büyük oranda selüloz, hemiselüloz ve lignin içermektedir. Selüloz glikoz monomerlerinden oluşan uzun zincir yapıdaki bir polimerdir ve biyoetanol üretiminin temel hammaddesidir. Hemiselüloz 5 ve 6 karbonlu şekerlerden oluşan polimerik bir yapıdır ve büyük oranda biyoetanole çevrilebilir. Lignin ise bitkiye yapısal destek sağlayan kimyasal bileşimdir. Enzimatik hidrolizde yapıdaki lignin şeker oluşumu engellemektedir. Verimli bir biyoetanol üretimi için fiziksel, kimyasal, biyolojik, atım elektrik alan ve fizikokimyasal önişlemlerin uygulanmaktadır. Önişlemler, lignoselülozik yapının kırılmasını ve enzimin selüloz ve hemiselüloz yapıya daha kolay ulaşmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, hammadde olarak Kuzey Amerika çam ağacı biyoetanol üretiminde kullanılmış, bilyalı değirmen ve buharda patlatma yönteminin lignoselülozik biyokütlenin şekere dönüşüm verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu doğrultuda lignoselülozik hammadde olarak kullanılan çam ağacının partikül büyüklüklerine göre sınıflandırılmış, ASTM standartlarına göre kül, nem ve lignin analizleri yapılmıştır. Analizi yapılan biyokütle, bilyalı değirmen ile öğütülmüş daha sonra buharda patlatma işlemi uygulanmıştır. Örnekler enzimle hidrolize edilmiş ve hidrolize edilen örneklerin selülaz enzim aktivitesi ölçülmüştür ve tüm örneklerin Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisinde (HPLC) şeker analizleri yapılmıştır.

Title

EFFECTS OF PRETREATMENT METHODS ON LIGNOCELLULOSIC BIOETHANOL PRODUCTION

Abstract

In present, bioethanol is leader engine biofuels. Bioethanol both used as an alternative to gasoline and used as additive for fuels. First generation bioethanol is produced from sugary and starchy biomass. Second generation bioethanol is produced from lignocellulosic biomass. Lignocellulosic biomass which comprised from wood, agricultural and forestry residues includes high amount of cellulose, hemicellulose and lignin. Cellulose is long polymeric chains which consist of glucose monomers and cellulose is fundamental raw material of bioethanol production. Hemicellulose is polymeric structures which consist of 5 and 6 carbon sugars. Lignin is chemical compound and prevents to sugar conversion in enzymatic hydrolysis. For bioethanol production, physical, chemical, biological, pulsed electric fields and physicochemical pretreatment methods are applied. Pretreatment methods cause to break lignin structure, make cellulose and hemicellulose structure more accessible to enzymes. In this study, North Pine Tree is used as a raw material. The effects of ball mill and steam explosion on lignocellulosic biomass to sugar effiency was investigate. Accordingly, pine tree was sorted by sizing and according to ASTM standards ash, moisture and lignin anaylsis were done. Analyzed biomass was milled with ball mill and steam explosion was applied. Samples were hydrolyzed with enzyme and cellulase activity was measured and all samples were analyzed in High Performenced Liquid Chramotography (HPLC) for determine individual sugars.

Anahtar Kelime

lignoselülozik biyoetanol, önişlemler, bilyalı değirmen, buharda patlatma, HPLC

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :12832
Üniversite

506051004

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof .Dr. Fatma Seniha Güner

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Ayşe Begüm Baş

Başlık

GRAFİT KATKILI POLİPROPİLEN KOMPOZİTLERİN REOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Özet

Bir malzemenin reolojik özellikleri, malzemenin üretiminde ve ekstrüzyon, enjeksiyon gibi proseslerle işlenmesinde büyük önem arz eder. Bu çalışmada; farklı katkı tipi ve farklı derişimlerde hazırlanan grafit–polipropilen kompozitlerin reolojik özellikleri 210-250ºC sıcaklık aralığında belirlenmiştir. Elde edilen verilere göre viskozitenin sıcaklık ile azaldığı ve katkı derişimlerde ile arttığı gözlemlenmiştir. Bunun yanısıra rotasyonel reometrede numune kalınlığına, kapiler reometrede ise kapiler delik çapına bağlı olarak kompozit eriyiğin cidarda kaydığı belirlenmiştir. Rotasyonel reometre ile yapılan tüm reolojik ölçümlerde, kaymanın meydana geldiği sınır koşulu belirlenmiş ve bu sınır koşulunun üzerindeki güvenli bölgede çalışmalar ve ilgili değerlendirmeler yapılmıştır. Reolojik özellikleri belirlenen grafit-polipropilen kompozitlerin çekme test cihazında mekanik dayanımları belirlenmiştir. Son olarak farklı katkı tipinde hazırlanan grafit-polipropilen kompozitlerin grafit-polimer arayüzey etkileşimlerine SEM cihazın da bakılmıştır. Sonuçlar literatürden alınan bilgiler ile uyumluluk göstermiştir.

Title

İNVESTİGATİON OF RHEOLOGICAL PROPERTIES OF GRAPHİTE FİLLED POLYPROPYLENE

Abstract

The aim of this study is that preparation of graphite added polypropylene composites for the purposes of pipe and profile production and investigation of their rheological properties. Composites having different concentrations were prepared using two different types of graphite in double screwed extruder. The rheological properties of graphite added polypropylene composites which are prepared using exfoliated or untreated graphite were determined by rotational and capillary rheometer. The rotational and capillary rheometer measurements have been carried out under 230ºC to investigate the effect of composites’ concentration differences on rheological properties. Rheological properties of neat polypropylene and composites having %9 graphite were determined under 210ºC and 250ºC for investigation of the effect of temperature difference on rheological properties. According to the obtained results, viscosity increased with increasing the graphite concentration and it decreased with increasing temperature. The mechanical properties of composites were determined by universal test machine. The mechanical resistance of composites prepared using exfoliated graphite is better than those prepared using untreated graphite.

Anahtar Kelime

Polipropilen, Grafit, Reoloji, Viskozite, Viskoelastik Özellikler

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :12479
Üniversite

506072002

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Filiz Karaosmanoğlu

Tez Türü

Doktora

Ay

Mart

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Aslı İşler

Başlık

ASPİR YAĞI ETİL ESTERİ VE YAŞAM DÖNGÜSÜ DEĞERLENDİRMESİ

Özet

Yenilenebilir enerji kaynaklarının ısı-güç üretimi ve ulaşım sektörlerindeki payının giderek arttığı günümüzde biyoyakıtlar sürdürülebilir kalkınmanın temel öğelerinden biri olan çevre dostu yakıtların başında gelmektedir. Birinci kuşak biyoyakıtlar arasında ticari başarıyı yakalamış bir motor biyoyakıtı olan biyodizel mevcut standartlara göre yağ asidi metil esterleri olarak tanımlanmaktadır, ancak biyoyakıtların gelişim sürecinde yağ asidi etil esterlerinin de özellikle esnek yakıtlı taşıt uygulamaları paralelinde ikinci kuşak motor biyoyakıtı olarak yer bulacağı öngörülmekte ve bu konuda yoğun olarak Ar-Ge çalışmaları yürütülmektedir. Bunun yanısıra, motor biyoyakıtlarının çevresel etkileri incelenmekte ve biyoyakıtların kaynaktan son kullanıma dek temiz teknolojiler ile üretim ve kullanımı önem kazanmakta, bu konuda yaşam döngüsü değerlendirme çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmanın ilk bölümünde Türkiye kökenli aspir yağı ve şeker pancarı biyoetanolü transesterifikasyon reaksiyonu koşullarının belirlenmesi, aspir yağı etil esterinin, aspir yağı etil esteri katkılı motorin ve kırsal motorinlerin yakıt özelliklerinin saptanması amaçlanmış ve alternatif motorin adayları sunulmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde ise Türkiye kökenli aspir yağı etil esterinin yaşam döngüsü değerlendirmesi yapılmış ve aspir yağı etil esterinin çevresel etkileri aspir yağı metil esteri ve motorinin çevresel etkileri ile karşılaştırılarak aspir yağı etil esterinin çevresel katkı ve avantajları ilk kez ortaya konulmuştur.

Title

SAFFLOWER OIL ETHYL ESTER AND LIFE CYCLE ASSESSMENT

Abstract

The share of the renewable energy resources in the heat-power generation and transportation sectors is increasing day by day and biofuels, as one of the main elements of the sustainable development, appear to be one of the most important environmentally friendly fuels, today. Biodiesel, as a commercially used first generation engine biofuel, is defined as fatty acid methyl esters according to the existing standards, but in parallel with the development process of biofuels and application of vehicles with flexible fuels, it is expected that ethyl esters will take part as second generation engine biofuels and will gain increasing importance. Research and development studies are carried out intensively on this issue. In addition, the environmental effects of engine biofuels are often analysed and the importance of production and using the biofuels from cradle to grave with environmentally friendly green technologies is gaining importance, the number of life cycle assessment studies on this topic is increasing. The main aim of the first part of this study is to define the reaction conditions for Turkey originated safflower oil and sugar beet bioethanol transesterification reaction and determine the fuel properties of the safflower oil ethyl ester, safflower oil ethyl ester blended diesel and rural diesel fuels and alternative diesel fuels are presented. In the second part of this study, life cycle assessment of safflower oil ethyl ester is carried out and the environmental advantages and contribution of safflower oil ethyl ester are presented with the comparison of environmental effects of safflower oil ethyl ester, safflower oil methyl ester and diesel fuel for the first time.

Anahtar Kelime

Aspir yağı, biyoyakıt, yağ asidi metil esteri, yağ asidi etil esteri, yaşam döngüsü değerlendirmesi

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :12296
Üniversite

506091046

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. F. Seniha Güner

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Mirey Bonfil

Başlık

POLİETİLEN GLİKOL VE HİNT YAĞI TEMELLİ ŞEKİL HAFIZA ÖZELLİĞİ GÖSTEREN POLİÜRETAN FİLMLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Özet

Poliüretanlar yüksek kan ve doku uyumluluğu gösteren polimerler olarak bilinmekte ve medikal alanda kullanılan sentetik polimerler arasında ön sıralarda yer almaktadır. Medikal saflıkta elde edilebilmeleri, ayarlanabilir fiziksel ve mekanik özelliklere sahip olmaları ve biyolojik ortama uyumlarının kolayca sağlanması poliüretanların biyomedikal amaçlı kullanımlarını arttırmıştır. Şekil hafıza özelliğinin bulunması, ardından da geliştirilmesi ile polimerlerde bu özellik aranmış ve poliüretanda şekil hafıza özelliğinin var olduğu bulunmuştur. Bunun üzerine poliüretanların şekil hafıza özelliğinin geliştirilmesi ve uygulama alanına yönelik modifikasyonlarının yapılmasıyla ilgili çalışmaların sayısı artmıştır. Bu çalışmada, polietilen glikol (PEG), hint yağı (HY), hegzametilen diizosiyanat (HDI) ve 1,4-bütandiol (BDO) kullanılarak katalizör ve çözücü kullanılmadan farklı HY/PEG oranlarında ve farklı PEG ortalama molekül ağırlıklarına sahip olacak şekilde biyomedikal saflıkta poliüretan (PU) filmler hazırlanmış ve şekil hafıza özelliklerini belirlemeye yönelik performans testleri yapılmıştır. Çalışmada, PEG 1500, 3000 ve 8000 kullanılmış ve HY/PEG oranı 50/50, 60/40 ve 70/30 olacak şekilde polimer filmler sentezlemiştir. Poliüretanların şekil hafıza özelliği incelenirken, bükülme testi kullanılmış, şekil hafıza özelliği parametreleri olan şekil kararlılığı ve şekil hatırlama oranları belirlenmiştir. Bu yöntem ile, PU filmlerinde hem yumuşak bölge uzunluğunun ve/veya sert bölge içerik yüzdesinin değiştirilmesinin hem de programlama evresindeki soğutma hızının şekil hafıza özelliği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sentezlenen PU filmlerin yapısal karakterizasyonu için Fourier transform infrared (FT-IR) spektroskopisi, ısıl karakterizasyonu için ısıl gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve viskoelastik özelliklerinin belirlenmesi için dinamik mekanik analiz (DMA) kullanılmıştır. Sentezlenen PU filmlerin kristalografik yapısını aydınlatmak amacıyla X-ışını kırınımı (XRD) çalışmaları yapılmıştır. Sentezlenen PU filmlerin şişme oranları ve Soxhlet ekstraktörü ile jel içerikleri belirlenmiştir. Çapraz bağ yoğunluğu ve iki çapraz bağ arasındaki ortalama molekül ağırlıği hem Flory-Rehner eşitliği kullanılarak hem de DMA verilerinden belirlenmiştir. Yumuşak bölge uzunluğu, sert bölge içeriği, kristalinite, geçiş sıcaklığı ve çapraz bağ yoğunluğunun şekil hafıza özelliğini etkilediği bilinmektedir. Yapılan çalışmada, yumuşak bölge uzunluğu ve sert bölge içeriği değiştirilerek örnekler hazırlanmıştır. Polimerlerin kristaliniteleri, geçiş sıcaklıkları, çapraz bağ yoğunlukları ve iki çapraz bağ arasındaki ortalama molekül ağırlıkları, yumuşak bölge uzunluğu ve sert bölge içeriğine bağlı olarak değiştirilmiştir. Çalışmada elde edilen sonuçlara göre, polimerin yumuşak bölge uzunluğu sabitken sert bölge içeriği arttırıldığında hem şekil kararlılığı (Rf) hem de şekil hatırlama (Rr) özelliğinin azalmakta olduğu belirlenmiştir. En yüksek Rf ve Rr değeri gösteren numunelerin genellikle kristaliniteleri yüksek, sert bölge içerikleri ve çapraz bağ yoğunlukları düşüktür. En düşük Rf ve Rr değeri gösteren numunelerin ise genellikle amorf yapıda ve HY/PEG oranlarının yüksek olduğu belirlenmiştir. Yumuşak bölge uzunluğunun arttırılmasının Rf i arttığı, Rr ı ise azalttığı bulunmuştur. Sentezlenen polimer filmlerinin şekil hafıza özelliklerine yumuşak bölge uzunluğu ya da sert bölge içeriğinin hangisinin daha fazla etki ettiğini belirlemek amacıyla, elde edilen verilerden regresyon analizi yapılarak matematiksel bir ifade elde edilmiştir. Programlama kademesinde uygulanan soğutma hızı da şekil hafıza özelliğini etkilemektedir. Yapılan literatür araştırmasında, hazırlanan bir numune için hem yumuşak bölge uzunluğunu ve sert bölge içeriği gibi yapısal özelliklerin hem de programlama evresindeki soğutma hızının şekil hafıza özelliğine etkisinin incelenmediği görülmüştür. Yapılan bu tez çalışmasında, polimer filme programlama kademesinde iki farklı sıcaklık programıyla geçici şekil kazandırılmış ve bu sıcaklık programlarının şekil hatırlama ve şekil kararlılığına etkileri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, geçiş sıcaklığının arttırılması ile hem Rf hem de Rr ın bir miktar arttığı belirlenmiştir. Şekil hafıza özelliği kullanılacak poliüretanlarda, numunenin tekrar kullanılabilirliğinin test edilmesi amacıyla her numune art arda 6 kere test edilmiş ve şekil hafıza özelliği parametrelerinin oranlarında % 2 oranında bir düşüş belirlenmiştir. Sentezlenen tüm PU numunelerinin camsı geçiş sıcaklıklarının oda sıcaklığı altında olduğu belirlenmiştir. Numunelerin jel içeriklerinin yumuşak bölge uzunluğuna ve sert bölge içeriğine bağlı olduğu tespit edilmiştir. Şişme oranlarının yumuşak bölge uzunluğunun artması ve sert bölge içeriğinin azalması ile arttığı bulunmuştur. Temas açısının yumuşak bölge uzunluğunun artması ve sert bölge içeriğinin azalmasıyla düştüğü belirlenmiştir. Çalışma sonuçları birlikte değerlendirildiğinde, PU-3000-50 kodlu poliüretanın şekil hafıza özelliğinden yararlanılarak, vücut içi uygulamalarda kullanılabilecek malzemeler hazırlanabileceği sonucuna varılmıştır.

Title

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POLYETHYLENE GLYCOL AND CASTOR OIL BASED-SHAPE MEMORY POLYURETHANE FILMS

Abstract

Polyurethanes (PUs) are an important class of materials with wide application such as coatings, binder resins, fibers, and high-performance elastomeric products. Polyurethanes are most preferred polymers among the synthetic polymers which are used in biomedical applications. Medical purity that they can be obtained, the physical and mechanical properties can be adjusted easily to ensure compliance with the nature and the biological environment, increased use of polyurethanes for biomedical applications. For some of these applications such as vascular prostheses, artificial skin, pericardial patches, soft-tissue adhesive, drug delivery devices, scaffolds for tissue engineering, besides biocompatibility, biodegradability is a must have factor. PU elastomers are multiblock copolymers which include two segments (hard and soft) on its structure and exhibit good elasticity even with a wide variation of hardness. The thermodynamic incompatibility between hard and soft segments leads to microphase separation, which is responsible for the excellent elastomeric properties of PUs. Microphase separation, as well as the chemical structures of soft and hard segments, the types of extender cross-linked reagents that were used, crosslink density and reaction conditions all strongly influence the mechanical properties and thermal stabilities of PU elastomers. Nowadays, the high price of petroleum raw materials, lack of petroleum products, and strict environmental rules and regulations are pressuring synthetic polymer scientists to use natural renewable resources as the feedstock for the improvement of many industrially important polymers. The preparation of polymers from renewable sources such as vegetable oil-based materials becomes popular because of these concerns, especially economic and environmental concerns. The vegetable oils also have other advantages such as renewability, easy availability in a large quantity, environmental friendliness, biodegradability, and overall low cost. Vegetable oils are triglycerides of fatty acids. In order to use these compounds as starting materials for polyurethane synthesis, it is needed to functionalize them to form polyols. Among vegetable oils, castor oil represents a talented raw material due to its low cost, low toxicity, and its availability as a renewable agricultural resource. Its major ingredient, recinoleic acid (12-hydroxy-cis-9-octadecenoic acid), is a hydroxyl containing fatty acid. So, castor oil can be used directly as a raw material for the preparation of polyurethanes without any extra modification. Occurrence of ester groups in the structure of plant oil renders prepared polyurethanes to be hydrolytically degradable. Shape memory materials (SMMs) are smart materials that have the ability to return from a deformed state (temporary shape) to their original shape induced by an external effect. The external effect can be thermal heating, light, electric and magnetic field etc. Because of the simplicity for setting, the commonly used effect is thermal heating. A thermo sensitive shape memory material has a capability to recover its temporary shape to original shape above a transition temperature. The first shape memory polymer (SMP), polynorbornene, was produced by Nippon Zeon Company in 1984. Following, different forms of SMPs, such as poly (isoprene-butadiene-styrene), polyurethane, polystyrene, etc. have been prepared. SMPs have lots of advantages, they can be classified as showing much better versatility of chemical structure, lower manufacturing cost, easier pretreatment procedure, higher recoverable deformation, low density and lower recovery temperature. Due to these versatile properties, SMPs are used in aerospace, textile and cosmetics industries and for biomedical applications. Shape memory polyurethanes (SMPUs) are one of the most typical thermo-sensitive SMPs, which were extensively studied in the near past decades. SMPU, first developed by Mitsubishi Chemical in 1988, is the most preferred because of its distinguished properties covering a wide shape recovery temperature range (–30 to +70°C), easy processing conditions, a high shape recovery rate and a possible biocompatibility. A segmented SMPU has two phases (hard and soft segments) on its structures, and these segments cause phase separation. The crystalline part of polyurethane occurs in soft segment which forms reversible phase and also, it determines the shape recovery temperature. Soft segment absorbs the energy of external effect and keeps the material elastic at low temperature. On the other hand, the hard segment composes the frozen phase. Hydrogen bonding and dipole-dipole interaction hold hard segments together, thus original shape of the polymer is recovered on heating above the transition temperature. The shape memory effect of SMPU is especially influenced by the hard segment content (HSC) and the soft segment length (SSL). The shape memory effect is not only related to the material structure, but also the applied process such as programming or shape-holding conditions. Depending on the area that is to be used, SMP should have some properties. From a biomedical point of view, it is important to produce biodegradable and biocompatible SMP which has a high shape recovery rate and a recovery temperature near the human body temperature. The biodegradable and biocompatible SMPU has been used for heart stents, apparatus for obesity, ear canal, etc. Since the main aim of this study is to prepare shape memory polymers for tailored transition temperature close to human body temperature, two of the most important parameters which are polymer composition and programming conditions, were investigated. For this purpose, firstly, a series of polyurethane were prepared from polyethylene glycol with different molecular weight (PEG 1500, 3000 and 8000) and castor oil by one-shot bulk polymerization method. Hexamethylene diisocyanate and 1,4-buthane diol were used as diisocyanate component and chain extender, respectively. It is important to use chain extenders and crosslink agents in the synthesis. Since researchers found that the linear SMPUs are not able to withstand the cyclic distortion and recovery test, shape memory effect is tried on crosslinked PUs. The addition of a crosslinking agent into the polyurethane chain improved the mechanical and shape memory properties, retention of high shape recovery rate after repetitive test cycles and attainment of higher mechanical properties. These PUs synthesis were catalyst- and solvent-free synthesis. Then, their shape memory properties were determined by bending test with two different cooling rates in programming step, and the influence of HSC, SSL and cooling rate on shape memory properties were investigated. Shape memory properties such as shape fixity rate (Rf) and shape recovery rate (Rr) of the polyurethanes were determined by bending test at two different temperature programs (temperature difference; ΔT=60 and 40°C in programming step), and the results were compared to each other. The relatively high Rf and Rr values were obtained for the samples programmed at high temperature difference. Rf increased with decreasing HSC, and Rr tended to decrease with increasing SSL. After evaluating experimental data with a non-linear equation, HSC was found more effective parameter on shape memory property than SSL for the polyurethanes prepared. Also, it is experienced that for the same sample, shape memory properties decreased only 2% even 6 repeats done without interruption. Both chemical and physical crosslinks are very important factors on some properties of polyurethanes including shape memory property. Generally, two methods are used for determination of crosslink density; namely the equilibrium swelling and the rubber elasticity methods. The data obtained by the equilibrium swelling method according to Flory- Rehner equation are evaluated for an explanation of the effect of the chemical crosslinks. On the other hand, the effect of both physical and chemical crosslinks can be determined by the rubber elasticity method using DMA data. For the polyurethane films prepared in this study, crosslink density (υc) and average molecular weight between two crosslinks (Mc) were determined by two methods. As expected, the crosslink density determined by the equilibrium swelling method decreased with increasing both the amount and the molecular weight of PEG in polyurethane structure. In other words, the crosslink density decreased with decreasing HSC, and with increasing SSL for the polymers prepared The average molecular weight between two crosslinks is inversely proportional to crosslink density. Since both chemical and physical crosslinks can be determined by the rubber elasticity method, the crosslink density calculated from DMA curves should be higher than those obtained by the equilibrium swelling method. Additionally, it is expected that increasing castor oil content in polymer structure (increasing CO/PEG ratio) should also increase crosslink density. The unexpected results were obtained for the polymers prepared in this study. This may be due to the existence of the dangling chains origin from castor oil. The dangling chains may act as plasticizer, thus lowering the value which was used for calculation of Mc and υc. From these results it is assumed that the rubber elasticity method is not suitable for determination of Mc and υc of the polymers prepared in this study. The crystallinity of the PUs prepared has important role for the shape memory effect. In order to determine crystallinity, X-ray diffraction (XRD) has been used. According to XRD patterns, crystallinity of polymer increased with increasing of SSL and decreasing of HSC. In order to determine viscoelastic properties of PUs, dynamic mechanical analysis (DMA) studies have been done. Tg of polyurethanes shifted to higher temperature with increasing the molecular weight of PEG. Tg highly depended on SSL. Polyurethane prepared with higher molecular weight of PEG had higher Tg. On the other hand, CO/PEG ratio did not affect the Tg of polyurethanes. The glass transition temperatures (Tg) of all polyurethanes obtained from DMA measurements are below room temperature, consequently they are rubbery at human body temperature. The glass transition temperatures of all polyurethanes found under room temperature. Gel content of the polymers was shown to be dependent on the SSL and HSC. The swelling ratio increased with increasing SSL. For the samples prepared the swelling ratio increased with decreasing HSC. The water contact angle decreased with increasing SSL or decreasing HSC. According to the obtained results, it is concluded that PU-3000-50 coded polyurethane can be used as a material for in vitro applications due to its good shape memory properties.

Anahtar Kelime

poliüretan, şekil hafıza

Bilim Kodu

603




Sıra No :13419
Üniversite

506091025

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Dr. Hİkmet İSKENDER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

ARZU DEMİR

Başlık

BULANIK IMC PID KONTROLÖR İÇİN AYAR YÖNTEMLERİ:ÇOK BÖLGELİ ÖZ AYAR YÖNTEMİ VE ÖNGÖRÜLÜ TEPE GÖZLEMLEYİCİSİ

Özet

Bu çalışmada, bulanık IMC PID kontrol ediciler için iki farklı ayar yöntemi önerilmektedir: çok bölgeli öz ayar yöntemi ve model öngörülü tepe gözlemleyicisi yöntemi. Bulanık IMC PID kontrol edici ile tepe gözlemleyicisi yöntemlerinin performansları incelendi. Bulanık IMC PID kontrol edici için önerilen bazı öz ayarlama yöntemleri analiz edildi ve bunlar model öngörülü tepe gözlemleyicisi yöntemi ile karşılaştırıldı.

Title

TUNING METHODS FOR FUZZY IMC PID CONTROLLER: MULTI-REGION SELF-TUNING AND PREDICTIVE PEAK OBSERVER

Abstract

In this study, two different methods for fuzzy IMC PID controller are proposed: multi-region self tuning method and model based predictive peak observer method. Performance of a new concept that couples Fuzzy IMC PID controller with Predictive Peak Observer method will be investigated. Fuzzy IMC PID controller with some self tuning strategies will be analyzed and these will be compared with Predictive Peak Observer method.

Anahtar Kelime

bulanık, imc, pid, öngörülü, tepe gözlemleyicisi

Bilim Kodu

603




Sıra No :12803
Üniversite

506062005

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Nuran DEVECİ AKSOY

Tez Türü

Doktora

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Hatice Merve BAŞAR

Başlık

DÖKÜMHANELERDEN KAYNAKLANAN ATIKLARIN UYGUN GERİ KAZANIM / TEKRAR KULLANIM VE BERTARAF YÖNTEMLERİNİN İNCELENMESİ

Özet

Bu çalışmanın amacı, Marmara Bölgesi ndeki bir dökümhane tesisinde, döküm sırasında yüksek miktarlarda ortaya çıkan ve düzenli depolama ile bertaraf edilen atık döküm kumunun (ADK) uygun geri kazanım/tekrar kullanım/bertaraf yöntemlerinin belirlenmesi, sonuçların sanayide uygulamaya aktarılabilirliğinin araştırılması ve her bir uygulama için ekonomik analizin yapılmasıdır. Öncelikle, ADK nın fiziksel, kimyasal, geometrik, morfolojik ve sızma özellikleri ortaya konulmuş ve sonuçlar Çevre Mevzuatı Yönetmelikleri ve Türk Standartları ile karşılaştırılmıştır. ADK nın kalıp kumu yapımında tekrar kullanımına yönelik yürütülen çalışmalarda, ADK özellikleri kalıp kumu ile kıyaslanmış ve ADK nın dökümhanelerde geri dönüşüm/tekrar kullanıma uygunluğu irdelenmiştir. Döküm kumlarının belli bir çevrim sonucu fiziksel-kimyasal-mekanik olarak bozulması nedeniyle döküm işleminde daha fazla kullanılamayacak hale geldiği ve dökümhaneden uzaklaştırılması gerektiği tespit edilmiştir. ADK dan olası kirleticilerin uzaklaştırılması ve bu sayede düzenli depolama bertaraf maliyetlerinin düşürülmesi kapsamındaki laboratuar ölçekli çalışmalarda çeşitli ön işlem prosesleri (yakma, yıkama, solidifikasyon/stabilizasyon (S/S)) incelenmiş, S/S prosesinin teknik, çevresel ve mali açıdan en uygun yöntem olduğu saptanmıştır. ADK nın hazır beton imalatında kullanılabilirliğini araştırmak amacıyla pilot ölçekli S/S çalışmaları yürütülmüş ve silika kumu farklı oranlarda ADK ile ikame edilerek çeşitli karışımlar hazırlanmıştır. Hazır beton üretiminde ikame oranı %20 yi geçmediği sürece ince agrega yerine ADK kullanımının mekanik, çevresel ve mikro-yapısal açıdan olumsuz bir etkiye sebep olmadığı saptanmıştır.

Title

INVESTIGATION OF APPROPRIATE RECOVERY / REUSE AND DISPOSAL METHODS OF WASTES GENERATED FROM FOUNDRIES

Abstract

The aim of this study was to determine appropriate recovery/reuse/disposal methods of waste foundry sand (WFS) arising at high amounts in casting and disposed at landfills in a foundry facility in Marmara Region, to transfer the results into industrial applications and to carry out the economic analysis for each application. Firstly, physical, chemical, geometrical, morphological and leaching properties of WFS were investigated and the results were compared with Environmental Regulations and Turkish Standards. In the scope of studies performed for reuse of WFS in the preparation of molding sand, properties of molding sand and WFS were compared and the appropriateness of recycle/reuse of WFS in foundries were considered. It was observed that molding sand can no longer be reused in casting process after certain cycle due to physical-chemical-mechanical decomposition of sand and should be removed from foundry. In laboratory-scale experiments for the removal of potential contaminants in WFS and thus, for the reduction of disposal cost, various pre-treatment processes (combustion, washing, solidification/stabilization (S/S)) were investigated, and it was determined that S/S was the most suitable method in terms of technical, environmental and economical aspects. Pilot-scale S/S experiments were performed for the assessment of reusability of WFS in the production of ready-mixed concrete (RMC) and various mixtures were prepared by replacing silica sand with different proportions of WFS. It was found that utilization of WFS in RMC production as partial replacement of fine aggregates caused no adverse mechanical, environmental and micro-structural impacts as long as partial replacement does not exceed 20%.

Anahtar Kelime

Atık döküm kumu, gerikazanım, tekrar Kullanım, bertaraf, yakma, yıkama, solidifikasyon/stabilizasyon, hazır beton

Bilim Kodu

6030304




Sıra No :13530
Üniversite

506920008

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Dursun Ali ŞAŞMAZ, Prof.Dr. Nurseli UYANIK

Tez Türü

Doktora

Ay

Aralık

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Füsun GÜNER

Başlık

POLİETİLEN KARBONAT ÜRETİM YÖNTEMLERİ VE KARAKTERİZASYONU

Özet

Bu çalışmada, farklı katalizör sistemleri kullanılarak, etilen oksit ve karbon dioksidin kopolimerizasyondan farklı molekül ağırlıklarında polietilen karbonatlar (PEK) üretildi. Bu amaçla, çinko glutarat (ZnGA), çinko itakonat (ZnI); sodyum montmorillonit ve halloysit gibi bir taşıyıcı üzerinde dağıtılan ZnGA ve ZnI; kokatalizör metilalüminoksanın (MAO) hızlandırıcılı ZnGA ve ZnI, ZeolitY-P2S5-Zn, ZeolitY-P2S5-Cr, ZeolitY-P2S5-Ni, ZeolitY-P2S5-Co katalizörleri sentezlendi. Kataliz sistemlerinin ve elde edilen PEK’lerin yapısal, fiziksel ve termal özellikleri incelendi. Aynı zamanda bu polietilen karbonatların reolojik incelemeleri de yapıldı. Bu kopolimerizasyon için kullanılan katalizör sistemleri arasında (MAO)/ZnGA katalizörü en verimli (2.7 kg kopolimer/gram katalizör) katalizör olarak bulundu. PEC seçiciliği ve ağırlık ortalama molekül ağırlığı (Mw) sırasıyla % 100 ve 174.000 g/mol. olarak bulundu. Bu polietilen karbonatın termal bozunma sıcaklığı da, 250 oC olarak belirlendi. Bu polietilen karbonat, verim, seçicilik ve termal bozunma sıcaklığı açılarından literatürde bildirilenler arasında en yüksek olmasıyla dikkat çekicidir.

Title

PRODUCTION METHODS AND CHARACTERIZATIONS OF POLY (ETHYLENE CARBONATE)

Abstract

In this study, poly (ethylene carbonate)s (PEC) with different molecular weights (Mw) were produced by copolymerization of carbon dioxide and ethylene oxide using various kinds of catalyst systems. For these catalysts systems, zinc glutarate (ZnGA); zinc itaconate (ZnI); dispersing of ZnGA and ZnI over a support (i.e. sodium montmorillonite and halloysite); cocatalyst methylaluminoxane (MAO) accelarated ZnGA and ZnI; ZeoliteY-P2S5-Zn, ZeoliteY-P2S5-Cr, ZeoliteY-P2S5-Ni, ZeoliteY-P2S5-Co catalysts were synthesized. The structural, physical, and thermal properties of catalysts systems and obtained PEC products were investigated. The rheological investigations of PECs were also carried out. Among these catalyst systems, MAO/ZnGA was found to be exceptionally effective (2.7 kg copolymer per gram of catalyst) for this copolymerization. The PEC selectivity and molecular weight (Mw) were 100 %, 174.000 g/mol. respectively. Thermal degradation temperature of this PEC was also detected to be 250 oC. The highest copolymer yield, selectivity and degradation temperature achieved in the present study was found remarkable in the literature.

Anahtar Kelime

Ardışık kopolimerizasyon, karbon dioksit, etilen oksit, metilalüminoksan, çinko glutarat, çinko itakonat

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :12495
Üniversite

506071037

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Gülhayat NASÜN SAYGILI

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Şubat

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Yusuf YAĞMUR

Başlık

BİRLİKTE ÇÖKTÜRME-MİNERALİZASYON YÖNTEMİ İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOR KAZANIMI

Özet

Bor bileşiklerinin yapısındaki kalsiyum, sodyum, magnezyum ve su oranlarına bağlı olarak 200’den fazla sayıda bor minerali vardır. Başlıca bilinen bor bileşikleri; tinkal (Na2B4O7.10H2O), kolemanit (Ca2B6O11.5H2O), üleksit (NaCaB5O9.8H2O) ve kernittir (Na2B4O7•4H2O). Bor bileşikleri; cam, seramik, deterjan, gübre, böcek ilaçlama, ilaç, boya, donmayı önleyici içeriği ile araç motorları ve diğer soğutma sistemleri gibi çok farklı kullanım alanlarına sahiptir. Dünya Sağlık Örgütü içme suyundaki bor konsantrasyonu limitini 0,5 mg/L olarak önermektedir. Bitkiler için oldukça gerekli bir besin maddesi olan bor elementinin yüksek konsantrasyonlarda bulunması toksik etkiye neden olmaktadır. Yapılan bu çalışmada, birlikte çöktürme-mineralizasyon yöntemi ile sulu çözeltilerden bor kazanımı gözlemlenmiştir. Mineralizer kaynağı olarak kalsiyum hidroksit kullanılmıştır. Kalsiyum hidroksitin varlığında fosforik asit, dipotasyum hidrojen fosfat ve diamonyum hidrojen fosfatın bor kazanımı üzerine etkileri araştırılmıştır. Çalışmalarda, fosfat kaynağı, sıcaklık ve zaman parametrelerinin, sulu çözeltilerden bor kazanımı üzerine etkileri gözlemlenmiştir. Elde edilen katı numunelere XRD, FTIR ve SEM analizleri gerçekleştirilerek yapısal özellikleri incelenmiştir.

Title

BORON RECOVERY FROM AQUEOUS SOLUTIONS BY CO-PRECIPITATION-HYDROTHERMAL MINERALIZATION METHOD

Abstract

Boron is a natural element which can be in the form of several minerals, more than 200 compounds are known variously as tincal (Na2B4O7.10H2O), colemanite (Ca2B6O11.5H2O), ulexite (NaCaB5O9.8H2O), and kernite (Na2B4O7•4H2O), depending on the ratios of elements such as calcium, sodium, magnesium, and water content present in the mineral. Boron has many usage areas such as glass, ceramic, detergent, fertilizers, insecticides, corrosion inhibitors in anti-freeze formulations for motor vehicles and other cooling systems, buffers in pharmaceutical and dyestuff production. World Health Organization has recommended a limit of 0,5 mg boron/liter for drinking water. The aim of this study was to recover boron from aqueous solutions by co-precipitation-hydrothermal mineralization method with using three different phosphate sources which were orthophosphoric acid, dipotassium hydrogen phosphate and diammonium hydrogen phosphate. Also, calcium hydroxide was used as mineralizer source. In the studies, the phosphate source, temperature and time were experimantel parameters which were investigated the effects on boron recovery from aqueous solutions. At the end of experiments, produced powders were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscope (SEM). However, samples which were obtained from experiments were analyzed by volumetric method for determination of boron content in the liquid phase.

Anahtar Kelime

bor kazanımı, kimyasal çöktürme, hidrotermal mineralizasyon, hidroksiapatit

Bilim Kodu

6030101




Sıra No :13015
Üniversite

506101022

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Serdar Yaman

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ağustos

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Osman Kurşun

Başlık

LİGNİN MODEL BİLEŞİKLERİNİN SIVI YAKIT BİLEŞENLERİNE HİDRODEOKSİJENASYONU

Özet

Bu çalışmada, monomerik ve dimerik çeşitli lignin model bileşiklerinin hidrodeoksijenasyonu 200 °C ve 20 bar H2 varlığında gerçekleştirilmiştir. Deneysel bulgular göstermektedir ki, reaksiyon süresinin artması bütün reaktantların son ürünlere dönüşümünü pozitif yönde etkilemiştir. Fenolün reaktant olduğu çalışmalarda, cyclohexanol, cyclohexanone ve cyclohexane reaksiyon ortamına ve kullanılan katalizörlere bağlı olarak baskın reaksiyon ürünleri olarak elde edilmiştir. Ayrıca, Pt/C katalizöründen farklı olarak, Ru/C ve Ru/Al2O3 katalizörlerinin de fenol dönüşümünü yüksek oranda desteklediği görülmüştür. Bunun yanında, ticari parçacık boyutu 2.03 nm olan Pt/C katalizörün parçacık boyutunu 3.09 nm’ye artırmak fenol dönüşümünde katalitik aktivite kaybına yol açmıştır. Dimerik model komponentlerin reaktant olduğu çalışmalar göstermektedir ki, reaksiyon sonu ürünlerinin dağılımı reaktantın kimyasal yapısına doğrudan doğruya bağlıdır. Uygulanan şartlar altında diphenyl ether ve benzyl phenyl ether’in sahip olduğu C-O bağının kırılarak monomerik yeni ürünler oluşumuna sebebiyet verdiği gözlemlenmiştir. Fakat diphenyl methane ve biphenyl’in reaktant olduğu çalışmalarda bu reaktantların sahip olduğu C-C bağının uygulanan şartlar altında kırılamadığı, dolayısıyla monomerik reaksiyon ürünlerinden ziyade bu bileşiklerden hidrojene olmuş yeni dimeric ürünler meydana geldiği görülmüştür.

Title

HYDRODEOXYGENATION OF LIGNIN MODEL COMPOUNDS TO LIQUID FUEL COMPONENTS

Abstract

In this study, monomeric and dimeric lignin model compounds were performed in the presence of Pt/C catalyst under conditions of 200 °C and 20 bar H2. According to experimental findings, it was found that reactant conversion was positively affected by increasing the reaction time in all cases. In phenol experiments, cyclohexanol, cyclohexanone and cyclohexane were detected as the main products, but the selectivities were depending on the reaction medium and catalysts used. Aside from Pt/C, it was seen that Ru/C and Ru/Al2O3 also showed a catalytic activity for phenol conversion. Besides, experimental findings showed that increasing the mean Pt particle size from 2.03 nm to 3.09 nm caused in a decrease for phenol conversion. As to dimeric model compounds under applied conditions, it was observed that C-C bond cleavage could not be accomplished while C-O bond cleavage was easily achieved, and this led to monomeric product generation especially when diphenyl ether and benzyl phenyl ether were the reactants. Also, full hydrogenation of aromatic ring was observed for all reactants. Moreover, the reaction medium acidity affected the product distribution significantly when the reactants were diphenyl ether and benzyl phenyl ether. Yet, as the bond cleavage was not observed for diphenyl methane and biphenyl, acidity of reaction medium did not cause in a change for overall conversion and product distribution of these compounds.

Anahtar Kelime

Lignin, Yakıt bileşenleri, Hidrodeoksijenasyon

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :12974
Üniversite

506091032

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ş. Birgül TANTEKİN-ERSOLMAZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Duygu KAHRAMAN

Başlık

6FDA-DAM POLİİMİD MEMBRANLARIN CO2 AYIRMA ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ISIL İŞLEM SICAKLIĞI VE KALINTI ÇÖZÜCÜ ETKİSİ

Özet

Bu çalışmada, farklı çözücü ortamlarında hazırlanan 6FDA-DAM membranlarının CO2/CH4 ve CO2/N2 ayırma özellikleri üzerine ısıl işlem sıcaklığı ve kalıntı çözücü etkisi incelenmiştir. 6FDA-DAM poliimidinin, n-metilpirolidon (NMP), dimetilformamid (DMF) ve tetrahidrofuran (THF) ortamında hazırlanan çözeltilerinden döküm-evaporasyon yöntemiyle hazırlanan filmlere çözücünün kaynama noktasının altında, üstünde ve poliimidin camsı geçiş sıcaklığına (Tg) yakın sıcaklıkta ısıl işlem uygulanarak matrisinde farklı miktarda çözücü içeren membranlar elde edilmiştir. Termogravimetrik analiz (TGA) ölçümlerinde kullanılan çözücünün kaynama noktasından daha düşük sıcaklıkta ısıl işlem gören membranlarda önemli miktarda çözücü kaldığı tespit edilmiştir. Membranlardaki kalıntı çözücü, plastizasyona neden olarak, membranların geçirgenliklerini arttırıcı etki yapmıştır. Uygulanan ısıl işlem sıcaklığı arttıkça geçirgenlikler azalmıştır. Kalıntı çözücü miktarının kritik değerin altına indiği membranlarda ise kalıntı çözücü etkisinin plastizasyondan antiplastizasyon davranımına değişim gösterdiği tespit edilmiĢtir. NMP ile hazırlanan membranlarda karşılaşılan antiplastizasyon etkisi sadece CO2 geçirgenliğine etki ederken, DMF ile hazırlanan membranlarda etki CO2’nin yanında N2 geçirgenliğinde de artıĢa neden olmuştur. Poliimidin Tg’sine yakın sıcaklıkta hazırlanan membranların N2, CH4, CO2 geçirgenlikleri azalırken membranların CO2/CH4 ve CO2/N2 gaz çiftleri için hesaplanan ideal seçicilik değerlerinde genel olarak artış gözlenmiştir. Kalıntı çözücünün giderilmesi CO2/CH4 seçiciliği üzerinde daha etkili olmuştur. Geniş açılı X-ışınları kırınımı (WA-XRD), TGA ve diferansiyel taramali kalorimetri (DSC) ve yoğunluk analizleri sonuçları geçirgenlik sonuçları ile birlikte değerlendirildiğinde çözücünün ve ısıl işlem sıcaklığının 6FDA-DAM poliimidinin serbest hacmi ve zincir paketlenmesi üzerinde önemli farklar yarattığı belirlenmiştir. Bu farkların gaz moleküllerinin kinetik çaplarına bağlı olarak farklı gaz çiftleri üzerinde farklı etkiler yarattığı anlaşılmıştır.

Title

THE EFFECT OF ANNEALING TEMPERATURE AND RESIDUAL SOLVENT ON CO2 SEPARATION PROPERTIES OF 6FDA-DAM POLYIMIDE MEMBRANES

Abstract

This study investigates the effect of annealing temperature and residual solvent on the CO2/CH4 and CO2/N2 separation properties of 6FDA-DAM polyimide membranes. Dense membranes with different amounts of solvent in their matrix were obtained from the solutions of 6FDA-DAM polyimides in different solvents with different boiling points: n-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF) and tetrahydrofurane (THF). The membranes were annealed at different temperatures, i.e. below and above the boiling point of the solvent and near the glass transition temperature (Tg) of the polymer. Thermogravimetric analysis (TGA) measurements indicated that significant amount of solvent was remained in the membranes annealed at temperatures below the boiling point of the solvent. The solvent trapped in the membrane caused plasticization and increased the permeability of membranes. Generally significant decreases in permeability values were observed with increasing annealing temperature and hence decreasing amounts of residual solvent. The plasticization effect reversed to anti-plasticization for the membranes which contained residual solvent below a critical value. Anti-plasticization effect for membranes prepared with DMF increased both CO2 and N2 permeability values whereas the effect was observed only for the CO2 permeability for membranes prepared with NMP. The effect of residual solvent varied for the two gas pairs studied. Drying near the Tg of the polyimide allowed a significant selectivity enhancement for the CO2/CH4 gas pair over the membranes treated at lower temperatures while no significant change wss observed for the CO2/N2 pair. The wide-angle X-ray diffraction (WA-XRD), TGA, differential scanning calorimetry (DSC), and density measurement results evaluated along with the permeability/selectivity values indicated that the annealing temperature made a considerable difference on the free volume and chain packing of the 6FDA-DAM membranes. These differences created different effects for different gas pairs depending on the kinetic diameter of the gases.

Anahtar Kelime

Poliimid, Geçirgenlik, Isıl İşlem, Kalıntı Çözücü Etkisi, Plastizasyon

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :12912
Üniversite

506091029

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hüsnü Atakül

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Betül Gürünlü

Başlık

FISCHER TROPSCH SENTEZİ İÇİN ZEOLİT DESTEKLİ DEMİR KATALİZÖRLERİN GELİŞTİRİLMESİ

Özet

Petrol krizinin gittikçe tırmandığı ve bu konuda büyük çıkar çatışmalarının yaşandığı şu sıcak dönemlerde, alternatif yöntemlerle hidrokarbon ürünler elde etmeye yönelmek hiç şüphesiz uluslararası rekabette ülkelere büyük bir atılım yaratacak ve petrolü olmayan ülkeler için enerji bağımlılığı konusunda çıkış yolu olacaktır. Uluslararası Enerji Ajansının (IEA) Aralık 2009’da sunduğu rapora göre petrol fiyatlarındaki artış ve rezervlerdeki azalışa paralel olarak enerji kaynağı konusunda kömüre olan ilginin ilerleyen dönemde daha da çok artacağı yönündedir. 1926’dan beri patentli bir proses olarak literatürde yer alan Fischer Tropsch sentezi, karbon ve hidrojen türevli pek çok farklı hammaddeden sentetik sıvı yakıt elde edilmesini sağlamaktadır. Bu teknolojinin geliştirildiği yer petrol kaynakları açısından fakir kömür rezervleri ise oldukça geniş olan Almanya’dır. Almanya II. Dünya Savaşı sırasında artan sıvı yakıt ihtiyacını bu proses sayesinde kömürü sentetik yakıta dönüştürmek suretiyle karşılamıştır. Prosesin endüstriyel açıdan ham petrolle rekabet eder düzeye ulaşabilmesi ise ham petrolün varil fiyatının 100$’ı aşması durumunda olabileceği yönündedir. Güncel verilere baktığımızda bu koşul sağlanmıştır ve yapılan tahminler fiyatların giderek artacağı yönündedir. Günümüzde endüstriyel anlamda Fischer Tropsch sentezi ile sentetik yakıt üreten ülkeler arasında geniş kömür yataklarına sahip Güney Afrika, Hindistan, Çin ve Almanya yer almaktadır. Petrol rezervi açısından fakir olan ülkemizin de kömür rezervlerini FT teknolojisi ile değerlendirerek sıvı yakıt ihtiyacını gidermesi bu yolla mümkün gözükmektedir. Fischer Tropsch sentezi sonucu oluşan hidrokarbon ürünlerin geleneksel yakıta göre avantajı; sülfür, azot ya da ağır metal kirleticileri barındırmaması ve düşük miktarlarda aromatik hidrokarbonlar içeriyor oluşudur. Kimya endüstrisinde tercih edilen düz zincirli olefinler FT prosesi sonucu üretilirler. Üretilen kerosen ya da jet yakıtı iyi yanma özelliklerine ve yüksek dumanlanma noktasına sahiptir. FT sentezi sonucu elde edilen yüksek setan sayılı dizel ham petrolden elde edilen düşük kaliteli yakıt karışımların kalitesini yükseltemede kullanılabilmektedir. Üretilen sentetik yakıt egzost emisyonlarını düşürür. Motor aşınma ve vuruntularını azaltır. Gelişmiş kaydırıcı özelliği sayesinde iyi motor temizliği sağlar. Biyobozunabilir özellikte olup çevreye duyarlıdır. Prosesin tanımlandığı günden bugüne dek olefin, parafin, oksijenleşmiş ürünler (alkol, aldehit, asit keton) gibi pek çok hidrokarbon aralığında ürün sentezlenmiş ve bu geniş ürün yelpazesinde istenilen ürünlere seçiciliklerin arttırılması konusunda reaktör seçimi, katalizör geliştirilmesi ve operasyon koşullarının standardizasyonu gibi önemli noktalar üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Endüstride başlıca dört ana FT reaktörü yer almaktadır. Bu reaktörler çalışma sıcaklığına göre sınıflandırılmıştır. FT reaktörleri çalışılan sıcaklık aralığına göre yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklıklı olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır. Yüksek sıcaklıktaki operasyonlar için 1950’de Sasol dolaşımlı akıskan yatak reaktörü, 1989’de Sasol ileri synthol reaktörü geliştirilmiştir. Düşük sıcaklıktaki operasyonlar için ise 1945 öncesinde özellikle dizel üretimi için tercih edilen sabit yataklı boru tipi reaktörler kullanılırken 1993’te ise Sasol tarafından bulamaç tipi reaktörler geliştirilmiştir. Tez kapsamında ise düşük sıcaklıklı prosese göre çalışılarak sabit yataklı boru tipi reaktörde testler yürütülmüştür. FT prosesinde istenen ürün seçiciliğine ulaşmada en önemli rol katalizörlerindir. Bu nedenle katalizör bileşimi ve hazırlama yöntemleri konusu en az proses koşulları ve reaktör seçimi kadar önem taşımaktadır. Endüstriyel açıdan en çok tercih edilen katalizörler demir ve kobalt katalizörlerdir. Demir katalizörler kobalt katalizörlere nazaran daha ucuz, daha yüksek su gaz dönüşüm reaksiyonu (SGD) aktivitesine sahip, olefin seçiciliği yüksek, kömürden elde edilen düşük H2/CO (0.5 - 1.3) oranlı sentez gazı kullanımına uygundur. Ürün olarak daha çok nafta ve α-olefinler elde edilir. Öte yandan Co katalizörler ise uzun katalitik ömre sahip, düşük basınçlarda yüksek aktiviteli, doğalgazdan üretilen sentez gazı (yüksek oranda hidrojen içeren) kullanımına uygundur. Tez kapsamında ise baz demir (BFe), bakır ve potasyum katkılı (promotörlü) demir katalizörler (PFe) ve demir bazlı zeolit içerikli alternatif Fischer Tropsch katalizörleri geliştirilmiştir. Zeolit içerikli katalizörler iki ayrı yöntemle sentezlenmiş ve bu yöntemler daha sonra katalizör performansları açısından kıyaslanmıştır. Bu yöntemlerden biri emdirme bir diğeri ise fiziksel karışım yöntemidir. Fiziksel karışım yoluyla elde edilen zeolit içerikli demir katalizör (HFeZ9) ve emdirme yöntemiyle hazırlanan farklı demir yüzdelerine sahip katalizörler (IFeZ4, IFeZ9, IFeZ18) kıyaslanarak sentez yönteminin aktivite üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca dealüminasyon işlemi uygulanmış ZSM5’e %9 içeriğinde demir emdirilerek IFeDZ9 katalizörü normal ZSM5 ile hazırlanan aynı demir içeriğine sahip katalizörle kıyaslanmıştır. Çalışmada Fischer Tropsch prosesiyle tek kademede sentetik benzin üretimi hedeflenmiştir. Bu amaçla zeolitlerin kanal yapılarının yarattığı şekil seçicilik ve içerdikleri silika-alümina yapıdan kaynaklanan asidite özelliklerinden faydalanılmıştır. Zeolitler arasından yüksek SiO2/Al2O3 oranlı diğer bir deyişle düşük asiditeye sahip ZSM5 seçilmiştir. Bunun sebebi yüksek asiditenin güçlü hidrokraking aktivitesi yaratması sonucu düşük molekül ağırlıklı hidrokarbonların seçiciliğini arttırmasıdır. Bunun yanısıra yüksek alümina içeriği yaratmış olduğu yüksek asidite sebebiyle metal oksitlerin katyon değişim bölgelerinde indirgenmesini zorlaştıracağı için düşük asiditeli ZSM5 çalışmalarda tercih edilmiştir. Sentezlenen bu katalizörler varlığında sabit yataklı reaktörde belli proses koşullarında Fischer Tropsch sentezi yapılmış ve katalizörlerin Fischer Tropsch reaksiyon performansları belirlenmiştir. Taze katalizörlerin performans öncesi karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. N2 fizisorpsiyonu yöntemi ile katalizörlerin BET yüzey alanları, dış yüzey alanları, gözenek yüzey alanları, por hacimleri ve por çapları belirlenmiştir. X ışını dağılımı (difraksiyonu) (XRD) ile yüklenen metalin kristal boyutu, ZSM5’in bağıl kristalinitesi ile zeolit ve oluşan karbid fazların dağılımı gözlemlenmiştir. Isıl ağırlık kaybı testi (Thermal Gravimetric Analysis - TGA) ile zeolitlerin zayıf ve kuvvetli asidik bölgeleri belirlenmiştir. İndüklenmiş Çift Plazma (Inductively Coupled Plasma - ICP) analizi ile kalsine edilmiş katalizörlerin içermiş oldukları elementel demir miktarları ve kalsine edilmiş taze dealümine zeolit ve normal zeolitlerin SiO2/Al2O3 oranları belirlenerek asiditeleri kıyaslanmıştır. Bunun dışında sentez sonucu elde edilen gaz hidrokarbon ürünler online olarak ve oluşan vaks ve sıvı hidrokarbon ürünler ise deney sonrasında gaz kromatografi cihazıyla analiz edilmişlerdir. Böylelikle sentez gazı dönüşümleri ve oluşan ürünlerin seçicilikleri hesap edilmiştir. Sentezlenen katalizörlerin katalitik aktiviteleri katalizör hazırlama yöntemi, demir yüzdesi ve reaksiyon sıcaklığı gibi parametrelerden etkilenmiştir. Katalizör aktivitesinin katalizördeki demir yüzdesi ve reaksiyon sıcaklığı arttıkça arttığı gözlemlenmiştir. Sentezlenen tüm katalizörlerin en yüksek sıcaklık koşulundaki CO dönüşümleri %40’dan yüksektir. Katkılı (promotörlü) katalizör (PFe katalizörü) en yüksek CO dönüşümünü verirken zeolit içerikli katalizörler arasında ise en yüksek demir içeriğine sahip IFeZ18 katalizörü en yüksek aktiviteyi göstermiştir. Emdirme (İmpregnasyonla) hazırlanan katalizörlerin katalitik aktiviteleri CO dönüşümleri açısından fiziksel karışım metoduyla hazırlanan katalizörlerle kıyaslandığında daha yüksek olmuştur. %9 demir içeriğine sahip IFeZ9 katalizörü bir ömür testine tabii tutulmuş ve 260 saatlik reaksiyon sonrasında katalitik aktivitesinde herhangi bir belirgin düşüş gözlenmemiştir. Aktivite test sonuçlarına göre katalizör formülasyonunda yer alan zeolit, demir katalizörün su-gaz dönüşüm (SGD) aktivitesini baskılayabilmektedir. Ayrıca ZSM5 destekli demir katalizörler hafif ve ağır hidrokarbon fraksiyonlarını baskılayarak C5-C11 aralığındaki hidrokarbon seçiciliğini maksimize etmektedir. Buna karşın geleneksel tip katalizörler ağır hidrokarbon fraksiyonunu arttırmaktadır. En yüksek C5-C11 aralığı hidrokarbon seçiciliği %70 ile en yüksek demir içeriğine sahip zeolit destekli katalizör olan IFeZ18 katalizörü için elde edilmiştir. Proses koşulları da katalizör seçiciliklerini belirgin bir şekilde etkilemiştir. BFe ve PFe katalizörlerinin seçicilikleri sıcaklık arttıkça hafif hidrokarbonlar yönüne doğru kaymakta, zeolit içerikli katalizörlerde ise C5-C11 aralığı hidrokarbon seçiciliği artış göstermektedir. Öte yandan sıcaklık arttıkça zeolit içerikli katalizörlerin C5-C11 aralığındaki hidrokarbonlara olan seçiciliği artmaktadır. IFeZ9 katalizörünün FT aktivitesi üzerine basıncın etkisini gösteren bir test yapılmış ve bu test esnasında 8, 12, 15,5, 19 ve 22,5 bar değerleriyle çalışılmıştır. Basınç arttıkça IFeZ9 katalizörünün CO ve H2 dönüşümleri yükselmiş, CO2 seçiciliğinde ise azalış olmuştur. Tüm basınç değerleri için metan seçiciliği %20 civarında seyretmiştir. En yüksek benzin seçiciliği 22,5 bar değeri için %40 olarak elde edilmiştir. Ayrıca basınç arttıkça IFeZ9 katalizörünün su gaz dönüşüm aktivitesi baskılanmıştır. H2/CO oranının aktivite üzerindeki etkisini belirlemek için 1 - 1,5 - 2 - 2,5 oranlarında çalışılarak IFeZ9 katalizörünün FT aktivitesi gözlemlenmiştir. Buna göre oran arttıkça CO dönüşümü artarken H2 dönüşümü ve CO2 seçiciliği azalmaktadır. Ayrıca H2/CO oranı arttıkça seçicilikler hafif hidrokarbonlar yönünde artmaktadır. Bu durum yüksek H2 konsantrasyonu varlığında zincir sonlanma reaksiyonlarının hızlanmasından kaynaklanmaktadır. Fazla hidrojen olefinleri doyurarak parafinlere dönüştürmektedir. Gaz fazdaki hidrokarbon analizleri H2/CO oranının düşük olduğu FT sentezlerinde daha fazla olefinik ürün elde edildiğini göstermiştir. Sonuç olarak, zeolit bazlı demir katalizörlerle çalışmak tek kademeli benzin üretimi için avantaj yaratması sebebiyle tercih edilmektedir. Tüm katalizörlerin 280 °C’deki CO dönüşümleri %40’dan yüksektir. PFe katalizörü en yüksek CO dönüşümünü verirken zeolit içerikli katalizörler arasında ise IFeZ18 katalizörü en yüksek aktiviteyi göstermiştir.

Title

DEVELOPMENT of ZEOLITE SUPPORTED IRON BASED CATALYSTS for FISCHER TROPSCH SYNTHESIS

Abstract

Leaning to the hydrocarbon production by alternative methods on these warm periods that oil crisis climbs up and a major conflict of interests occurs will provide a major breakthrough and it would be an escape way to decrease energy dependence especially for the countries which have no oil reserves. According to the International Energy Agency report which is represented on December of 2009, because of increasing oil prices and decreasing oil reserves, interest of coal on the subject of energy resource finding will be risen oncoming term. Since 1926, Fischer Tropsch Synthesis (FTS) had been existed as a patented process in the literature and provides production of synthetic fuel by using carbon and hydrogen derived many different raw materials. Firstly, the housing of technology was in Germany which has no oil reserves but great coal reserves. During the World War II, the increasing oil demand of Germany was supplied by this process. According to the predictions, if crude oil prices rise over 100$, FT process will have an economical advantage considering petroluem industry. If we look at the current data, this circumstance is provided now and predictions are parallel with the scenarii predicting prices will be risen. At the present time, the countries which having large coal reserves and product synthetic liquid fuel industrially by FTS are South Africa, India, China and Germany. Turkey has almost no petroleum reserves so that its coal reserves could be utilized by FT technology, thus oil necessity of Turkey could be satisfied by this way. Comparing the conventional fuel and FT synthetic fuel, the advantages of FT synthetic fuel are having no contaminants such as sulphur, nitrogen and heavy metal and including low amount aromatics. Also linear hydrocarbons which are especially preferable for chemical industry are produced by the FT process. Produced kerosene or jet fuel have good burning property and high smoke point. FT diesel with higher cetane number is used for upgrading of conventional fuel blends that obtained from crude oil. Synthetic fuel decreases exhaust emissions, engine knocking and corrosion. Advanced lubricancy of synthetic fuel provides effective cleanliness for engine. It is also biodegredable and environmentally friendly. Since the first day that process is defined, wide range hydrocarbons, such as olefin, paraffin, oxygenates (alcohols, aldehyde, acide, ketone) were synthesized and important points such as reactor selection, catalyst development and standardization of operating conditions, have been studied to increase selectivity of desired products in this wide hydrocarbon product range. There were mainly four types of FT reactors in industry. These reactors were classified by reaction temperature. According to operating temperature, FT reactors are divided into two main groups such as high temperature and low temperature. In 1950, Sasol circulating fluidized bed reactor and in 1989 Sasol Advanced Synthol reactor were developed for high temperature operations. For high temperature operations, before the year of 1945, fixed bed tubular reactor was used especially to produce diesel fuel and slurry phase reactor were developed in 1993. As a scope of this thesis, all performance tests of the catalysts were carried out in a fixed bed reactor in a low temperature condition. Catalysts have the most important role to obtain the high selectivity of desired products. Because of this reason, catalyst composition and catalyst preparation methods are as important as process conditions and reactor selection. Most preferable catalysts are iron and cobalt catalysts for industry. Fe catalysts are cheaper than Co catalysts. Also Fe catalysts have higher water gas shift reaction (WGS) activity, olefin selectivity and is available for usage of syngas with lower H2/CO ratio (0,5 - 1,3) derived from coal. Naptha and α-olefin are usually obtained as a product. On the other hand, Co catalysts have long life and shows high FT activity at higher pressures and is available for the syngas that is derived from the natural gas, so that includes high amount of hydrogen. As part of this thesis, iron based (BFe) catalyst, copper and potassium promoted iron based catalyst (PFe) and the zeolite-supported iron-based Fischer Tropsch catalysts were developed as an alternative. Zeolite based catalysts were synthesized by two different methods and then these synthesized catalysts were tested for comparing their FT activities. One of these methods is impregnation and the other one is physically mixing method. Zeolite included iron based catalyst was synthesized by physically mixing method (HFeZ9) and zeolite supported iron based catalysts having different iron loading were synthesized by incipient wetness impregnation method (IFeZ4, IFeZ9 and IFeZ18) and effect of catalysts preparation method on the FT activity was examined. Also, ZSM5 is dealuminated by oxalic acide and then % 9 wt. iron is impregnated on the dealuminated ZSM5 (IFeDZ9). This catalyst is compared with catalyst including % 9 wt. iron impregnated on the normal ZSM5 (IFeZ9). In this study, one stage gasoline production by FT process was targeted. For this purpose, it was made conversion use of shape selectivity causing by channel structure of zeolite and acidity causing by high silica/alumina ratio structure of zeolite. ZSM5 with high SiO2/Al2O3 ratio in other words low acidic type of ZSM5 was selected among the zeolites. The reason for this is increasement of low molecular weighted hydrocarbon selectivity by high hydrocracking activity causing from high acidity. On the other hand, it is very hard to reducing the metal oxides on the cation exchange sites because of high acidity causing from high alumina content. So, low acidic zeolite ZSM5 was choosen for experiments. Prepared catalysts were tested in a fixed bed reactor in the presence of a certain process conditions and Fischer Tropsch reaction performance of the catalysts were determined. Characterization studies of fresh catalysts were conducted prior to the performance tests. BET surface area, external surface area, pore surface area, pore volume and pore diameter of the calcined catalysts were determined by the N2 physisorption. Crystallite size of loaded metal, relative crystallinity of ZSM5, intensity of the peaks of ZSM5 and carbide phases were determined by the X-Ray Diffraction (XRD). Weak and strong acidic sites of the calcined zeolites and catalysts were determined by thermal gravimetric analysis (TGA). Elemental iron amount of calcined catalysts, SiO2/Al2O3 ratio of calcined normal ZSM5 and dealuminated ZSM5 were detemined by Inductively Coupled Plasma Analyzer (ICP). In addition, gas phase hydrocarbon products were obtained from the exhaust of the test system and were analyzed by gas chromotography (GC) apparatus in situ. Liquid hydrocarbon products were deposited in a cold trap (5°C) and waxy products were deposited in a hot trap (200°C) at the bottom of the system. Both liquid and waxy products were analyzed by GC after the experiments. Thus, conversion of synthesis gas and selectivities of the hydrocarbon products were calculated. The catalytic activity of the synthesized catalysts were influenced by the parameters such as methods for preparing catalysts, reaction temperature and percentage of iron. Catalytic activity increased with reaction temperature and increasing the percentage of iron which catalysts include. On the high-temperature condition, CO conversion was higher than 40% for all the synthesized catalysts. While promoter added iron based catalyst (PFe) had the highest CO conversion, among the zeolite containing catalysts, IFeZ18 which had the highest iron content catalyst showed the highest activity. The catalytic activity of catalysts which were prepared by impregnation, according to the CO conversion values, was higher when compared with catalysts prepared by the method of physical mixture. IFeZ9 with 9% iron content and catalytic activity of the catalyst subjected to life test a significant decrease was observed in any after the 260 hours. According to test results, zeolite in the formulation of the catalyst, suppressed the water-gas shift (WGS) activity. In addition, ZSM5-supported iron catalysts maximized C5-C11 hydrocarbon selectivity by suppressing light and heavy hydrocarbon fractions. However, the heavy hydrocarbon fraction of the traditional type catalysts increased. The high selectivity of 70% C5-C11 hydrocarbon range was obtained for IFeZ18 with the highest content of iron among the zeolite containing catalysts. Process conditions affected the selectivity of the catalyst significantly. As the temperature increases, the selectivity of conventional type catalysts (BFe and PFe) shifting in the direction of light hydrocarbons. On the other hand, the zeolite-containing catalysts maximized the selectivity of C5-C11 range hydrocarbons when the temperature were rising up. Effect of pressure on the catalytic activity of the IFeZ9 catalyst was determined by a test which was studied by 8, 12, 15,5, 19 ve 22,5 bar values. It was concluded that while pressure were increasing, CO and H2 conversions of the catalyst increased, CO2 selectivity of catalyst decreased. Methane selectivity was almost around at %20 for all the pressure values. The highest gasoline selectivity was %40 for 22,5 bar value and also WGS activity of the IFeZ9 catalyst was suppressed while the pressure was getting higher. Also a test for determining the effect of H2/CO ratio on IFeZ9 catalyst which is 1 - 1,5 - 2 - 2,5 magnitude (which had iron content of 9%) was done. As the H2/CO ratio were increasing from 1 to 2,5 value, CO conversion increased, H2 conversion decreased and CO2 selectivity decreased. In addition, while the H2/CO ratio was growing up, light hydrocarbon selectivity increased. Excess hydrogen olefins converts to the parafins. As a result, zeolite based iron catalysts are preferable because of their advantage for one stage gasoline production. CO conversions of all of the catalysts are more than %40 percentage. Promoted catalysts referred as PFe gave the highest CO conversion. Among the zeolite containing catalysts, IFeZ18 catalysts gave the highest CO conversion.

Anahtar Kelime

Fischer-Tropsch sentezi, Katalizörler, Zeolitler

Bilim Kodu

603




Sıra No :12825
Üniversite

506101021

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Reha YAVUZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Merve ILIKSU

Başlık

MAGNEZYUM ESASLI HİDROJEN DEPOLAMA MALZEMELERİ

Özet

Bu çalışmada, Magnezyum esaslı alaşımlar üretilmiş ve elektrokimyasal yöntemlerle hidrojen depolama özellikleri elde edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Mg esaslı alaşımların oluşturulması için; mekanik alaşımlama yöntemi kullanılmıştır. Karışma işlemi sırasında mikroskobik boyutta tekrarlanan çarpışma, soğuk kaynama ve kırılma işlemleri, istenilen alaşımın üretilmesini sağlamaktadır. Üretilen malzemelerin karakterizasyonu, XRD ve SEM ölçümleri aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. XRD sonuçlarında ikinci faz oluşumu gözlenmemiş olup bu da homojenize alaşım elde edildiğinin kanıtı olarak değerlendirilmiştir. Mg esaslı malzemelerin hidrojen depolama özellikleri Sabit Akım (CC), Galvanostatik Intermittent Titrasyon tekniği (GITT) ve Elektrokimyasal İmpedans Spektroskopi (EIS) gibi elekrokimyasal yöntemlerle belirlenmiştir. Ağırlıkça %10 Nikel ilave edilen Mg-Ti alaşımında absorpsiyon-desorpsiyon kinetiği önemli bir gelişim göstermiş olup, termodinamik özellikler açısından ise bir gelişim gözlenmemiştir. %20 Ni ilave edilmesi durumunda ise kinetikte çok az bir gelişim olmakla birlikte, %10 Ni ilavesine yaklaşık olarak benzer bir gelişim gözlenmiştir. Mg2Ni alaşımına Ti ilave edilmesi malzemenin kinetik özelliklerinde belirgin bir iyileştirmeye neden olmuş olup termodinamik özelliklerinde herhangi bir gelişmeye neden olmamıştır. Termodinamik özelliklerinin de geliştirilmesiyle gelecek vadeden malzemeler üretilebilecektir. Si ile üretilen alaşımlara ait sonuçlar, diğer üretilen üçlü alaşımların performansları ile karşılaştırıldığında, Si esaslı alaşımların gerek kapasite gerekse de termodinamik bakımdan daha olumsuz sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Bu alaşımın iyileştirilen kinetik özellikleri muhafaza edilerek veya daha fazla geliştirilerek, termodinamik özelliklerinin de geliştirilmesiyle gelecek vadeden malzemeler üretilebilecektir.

Title

MAGNESIUM BASED HYDROGEN STORAGE MATERIALS

Abstract

In this study Magnesium based materials are produced and electrochemical hydrogen storage properties are compared. For preparing Mg based alloys, mechanical alloying technique was used. Cold welding, fracturing, rewelding and flattening occurred during the milling process produce the proper alloy. XRD and SEM are used for characterization of the alloys. Second phase are not observed in the XRD patterns, that is taken as a proof of homogen alloys. Electrochemical methods were used to investigate the hydrogen storage properties of the alloys. Such as constant-current(CC) measurements, galvanostatic intermittent titration technique (GITT) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Despite a significant improvement in 10 wt.% absorption-desorption kinetics in case of addition of Ni element to Mg-Ti alloy was obtained, the thermodynamic properties were not improved properly. Addition of 20 wt.% Ni to Mg-Ti alloy can be considered as it showed almost the same improvement compared to the 10 wt.% Ni addition although the kinetic properties were slightly improved. When the results of alloys containing Si element are compared with the other ternary alloys, it is observed the alloys containing Si are showed poor properties with respect to both in capacities and thermodynamic properties. By keeping or more improving the kinetic properties of the alloys and improving the thermodynamic properties of it, it can be promising material for hydrogen storage.

Anahtar Kelime

Magnezyum esaslı alaşımlar, mekanik alaşımlama, elektrokimyasal hidrojen depolama

Bilim Kodu

6030000




Sıra No :12637
Üniversite

506091072

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hale GÜRBÜZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Yeşim İNAN

Başlık

Nano boyutlu çinko borat sentezinde reaksiyon koşullarının etkisi

Özet

Yapılan çalışmada, ZnSO4.7H2O ve Na2B4O7.10H2O başlangıç maddeleriyle, tek adımda çöktürme ve hidrotermal sentez yöntemleri kullanılarak, 2ZnO.3B2O3.3H2O bileşiminde hidrofobik ve nano boyutlu çinko borat bileşiği sentezlenmesi amaçlanmıştır. Hidrofobik çinko borat elde edebilmek amacıyla, denemelerde modifikasyon ajanı olarak oleik asit kullanılmıştır. Her iki yöntem için de farklı mol oranları, pH, sıcaklık ve reaksiyon süreleri denenerek, değişen reaksiyon parametrelerinin ürünün bileşimi, kimyasal yapısı, tanecik boyutu ve morfolojisi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ürünün karakterizasyonu kimyasal analizler, X-ışını kırınım analizleri (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleriyle gerçekleştirilmiştir. Tek adımda çöktürme yöntemiyle, denenen tüm reaksiyon koşullarında, 2ZnO.3B2O3.3H2O, 2ZnO.3B2O3.7H2O, Zn(OH)2 ve H2O bileşiklerinin karışımından oluşan bir ürün elde edilmiştir. Hidrotermal sentez yönteminde ise 100 ˚C’de tek adımda çöktürme yöntemindekiyle aynı ürün meydana gelirken; reaksiyon sıcaklığının 120 ˚C’ye çıkarılmasıyla birlikte 4ZnO.B2O3.H2O bileşiminde çinko borat bileşiği sentezlenmiştir. Ürün morfolojisi, düşük sıcaklıklarda düzensiz bir yapıdayken, sıcaklıkta meydana gelen artış sonucunda, 200-300 nm kalınlığında ve birkaç mikrometre uzunluğunda düzgün çubuksu kristallerden oluşan düzenli bir yapı elde edilmiştir. Katkı maddesinin ürün üzerindeki etkisini incelemek amacıyla bazı denemeler, katkısız olarak ve oleik asit yerine polietilen glikol ilave edilerek gerçekleştirilmiş; hem oleik asit hem de polietilen glikol ilavesinin yapının daha düzenli olmasına yol açtığı tespit edilmiştir.

Title

The effect of reaction conditions in synthesis of zinc borate in nanoscale

Abstract

In this study, it has been purposed to synthesize a hydrophobic zinc borate in nanoscale with the formula 2ZnO.3B2O3.3H2O by starting with ZnSO4.7H2O and Na2B4O7.10H2O materials and by using one step precipitation and hydrothermal synthesis methods. For the purpose of producing hydrophobic zinc borate, oleic acid has been used as modification agent. The effect of reaction parameters on composition, chemical structure, particle size and morphology of the product has been investigated by changing reaction parameters such as molar ratio, pH, temperature and reaction time for both producing methods. The product has been characterized by chemical analysis, X-Ray Diffraction (XRD) analysis and Scanning Electron Microscope (SEM) images. In one step precipitation method, a product which is a mixture of 2ZnO.3B2O3.3H2O, 2ZnO.3B2O3.7H2O, Zn(OH)2 and H2O has been obtained under all reaction conditions. In hydrothermal synthesis method, the same product has been obtained at low reaction temperature, but a zinc borate compound with the formula 4ZnO.B2O3.H2O has been synthesized at 120 ˚C. While morphology of the product is irregular at low temperatures, a product which consists of regular rod-like particles in 200-300 nm width and microns length has been obtained with increasing reaction temperature. For the purpose of investigating the effect of additives on the product, experiments have been performed without additives and with polyethylene glycol instead of oleic acid. The results of these experiments have showed that addition of both oleic acid and polyethylene glycol has made the structure of product more regular.

Anahtar Kelime

nanopartiküller, hidrotermal sentez, kimyasal çöktürme, çinko borat, alev geciktirici malzemeler

Bilim Kodu

6030302




Sıra No :12621
Üniversite

506101018

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. A. Tuncer ERCİYES

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Eser BİNGÖL

Başlık

YAĞ TEMELLİ POLİMER/SİLİKA-MAGNETİT KOMPOZİT ÜRETİMİ VE ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Özet

Bu tez çalışmasında yağ bazlı polimerik nanokompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Nanopartikül olarak magnetit (Fe3O4) partikülleri laboratuar ortamında birlikte çöktürme (co-precipitation) yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Nanoboyutta ki magnetit partiküllerinin yüzeyi 3-aminopropiltrietoksisilan ile kaplanarak yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Organik bağlayıcı sentezinde kullanılmak üzere, ayçiçek yağından giliseroliz reaksiyonu ile kısmi gliserid karışımı elde edilmiştir. Kısmi gliserid karışımı ile nanopartikül yüzeyinde oluşturulan fonksiyonel gruplar kimyasal olarak, 2,4 toluendiizosiyanat yardımıyla birleştirilmiştir. Bu şekilde partiküllerin bağlandığı ana polimerin üretan yağı yapısında olduğu düşünülebilir. Elde edilen polimerik nanokompozit ve ara ürünler, FT-IR, XRD, TGA, SEM ve VSM analizleri ile karakterize edilmiştir. Son ürün olarak elde edilen nanokompozit malzemeye, kuruma süresi, esneklik, sertlik, yapışma, su, asit ve baza dayanıklılık testleri yapılarak film özellikleri incelenmiştir. İlave olarak bu malzeme, tuz püskürtme (sis) testine tabi tutulmuş. Sonuç olarak iyi film özelliklerine sahip, organik kaplama malzemesi olarak kullanılabilecek yeni bir polimerik nanokompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir.

Title

SYNTHESIS AND PROPERTIES OF OIL BASED POLYMER/SILICA-MAGNETITE COMPOSITE

Abstract

In present study, oil based polymer/silica-magnetite composite was synthesized. For this purpose, magnetite (Fe3O4) particles were prepared by the co-precipitation method. 3-aminopropyltriethoxysilane (APES) is used for the surface modification of magnetite particles. Partial glyceride was produced by glycerolysis reaction of sunflower oil. In the last step coated nanoparticles were combined with partial glyceride through the reaction with toluene diisocyanate and, in the end, an oil based nanocomposite was obtained. For the characterization, FT-IR, XRD, TGA, SEM and VSM anaylses were applied. Film properties of the nanocomposite products such as drying time, flexibility, hardness, adhesion, water resistance, alkali resistance and acid resistance were determined according to the related standards. Additionally salt spray (fog) test was applied to obtained composite film. In conclusion, oil based polymeric nanocomposite of magnetite was successfully synthesized. Its film properties showed that it could be used as an organic coating material.

Anahtar Kelime

Nanokompozit, Magnetit partikülleri, Yağ temelli polimer, Trigliserid

Bilim Kodu

603




Sıra No :12529
Üniversite

506081036

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

özgül taşpınar

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Mayıs

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Milad POURSHAKİBA

Başlık

PİRİNÇ KABUĞU KÜLÜNDEN, NANO GÖZENEKLİ KALSİYUM SİLİKAT ÜRETİMİ, KARAKTERİZASYONU VE AĞIR METAL ADSORPSİYONUNDA KULLANIMI

Özet

Bu çalışmada pirinç kabuğu külünden (RHA-Rice Hull Ash) üretilmiş olan sentetik kalsiyum silikat ve ticari aktif karbonun suyun içindeki ağır metalleri adsorplama yetenekleri araştırılacaktır. Kalsiyum silikat amorf ve çok gözenekli (poröz) bir yapıya sahiptir ve endüstride adsorban olarak kullanılmaktadır.Endüstride birçok alanda ağır metallerin giderimi ticari aktif karbonla yapılmakta iken,kalsiyum silikatın buna alternatif olup olamayacağı incelenecektir. Aktif karbon üretiminin yüksek maliyet taşıması ve bir taraftan da pirinç kabuğu küllerinin halen endüstriyel yan ürün olarak bulunması nedeniyle projenin ülkemizdeki teknolojik ve bilimsel yaşama getireceği katkı oldukça önem taşımaktadır. Çalışmada ayrıca,fabrikadan alınmış ham pirinç kabuğu külünün ve 600 ◦C’de tekrar yakılmış külün de adsorpsiyon özellikleri araştırılacaktır.

Title

PRODUCTION OF NANO-POROUS CALCIUM SILICATE FROM RICE HULL ASH, CHARACTERIZATION AND USE OF HEAVY METAL ADSORPTION

Abstract

In this study,heavy metal adsorption abilities of synthetic calcium silicate which was produced from the rice hull ash (RHA) and activated carbon is going to be researched. Calcium silicate is an amorphous and porous material used as adsorbent in different industries. In chemical industry activated carbon is commonly used for heavy metal adsoption from water.It is going to be searched whether calcium silicate is an alternative of activated carbon or not. The project is important for scientific and technolojical development in our country because the activated carbon is a high cost material and the RHA is an industrial co-product to be processed in the other side. Also in he project,adsorption properties of raw rice hull ash and reburned rice hull ash is going to be researched.

Anahtar Kelime

kalsiyum silikat, spacer, su, bakır, kurşun, çinko, FTİR, TEM, . . .

Bilim Kodu

0




Sıra No :12528
Üniversite

506081036

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

özgül taşpınar

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Mayıs

Yıl

2012

Tez Öğrencisi

Milad POURSHAKİBA

Başlık

PİRİNÇ KABUĞU KÜLÜNDEN, NANO GÖZENEKLİ KALSİYUM SİLİKAT ÜRETİMİ, KARAKTERİZASYONU VE AĞIR METAL ADSORPSİYONUNDA KULLANIMI

Özet

Bu çalışmada pirinç kabuğu külünden (RHA-Rice Hull Ash) üretilmiş olan sentetik kalsiyum silikat ve ticari aktif karbonun suyun içindeki ağır metalleri adsorplama yetenekleri araştırılacaktır. Kalsiyum silikat amorf ve çok gözenekli (poröz) bir yapıya sahiptir ve endüstride adsorban olarak kullanılmaktadır.Endüstride birçok alanda ağır metallerin giderimi ticari aktif karbonla yapılmakta iken,kalsiyum silikatın buna alternatif olup olamayacağı incelenecektir. Aktif karbon üretiminin yüksek maliyet taşıması ve bir taraftan da pirinç kabuğu küllerinin halen endüstriyel yan ürün olarak bulunması nedeniyle projenin ülkemizdeki teknolojik ve bilimsel yaşama getireceği katkı oldukça önem taşımaktadır. Çalışmada ayrıca,fabrikadan alınmış ham pirinç kabuğu külünün ve 600 ◦C’de tekrar yakılmış külün de adsorpsiyon özellikleri araştırılacaktır.

Title

PRODUCTION OF NANO-POROUS CALCIUM SILICATE FROM RICE HULL ASH, CHARACTERIZATION AND USE OF HEAVY METAL ADSORPTION

Abstract

In this study,heavy metal adsorption abilities of synthetic calcium silicate which was produced from the rice hull ash (RHA) and activated carbon is going to be researched. Calcium silicate is an amorphous and porous material used as adsorbent in different industries. In chemical industry activated carbon is commonly used for heavy metal adsoption from water.It is going to be searched whether calcium silicate is an alternative of activated carbon or not. The project is important for scientific and technolojical development in our country because the activated carbon is a high cost material and the RHA is an industrial co-product to be processed in the other side. Also in he project,adsorption properties of raw rice hull ash and reburned rice hull ash is going to be researched.

Anahtar Kelime

kalsiyum silikat, spacer, su, bakır, kurşun, çinko, FTİR, TEM, . . .

Bilim Kodu

0




Sıra No :11296
Üniversite

506081030

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ayşegül MERİÇBOYU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Dilek KOPUZ

Başlık

KÖMÜR-BİYOKÜTLE KARIŞIMLARININ YANMA DAVRANIMLARININ İNCELENMESİ

Özet

Bu çalışmada, Tekirdağ Malkara ve Çorum Bayat linyitleri ve biyokütle numuneleri olarak şeftali çekirdeği ile vişne çekirdeğinin; ayrıca, onların değişik oranlarda karışımlarının yanma davranımları incelenmiştir. Termogravimetrik analiz cihazında gerçekleştirilen yanma deneylerinin sonuçları, biyokütle ve kömür-biyokütle karışımlarının yanmasının uçucu madde ve yarıkokun yanmasını temsil eden iki farklı basamakta; kömür numunelerinin yanmasının ise tek basamakta gerçekleştiğini, Çorum Bayat kömürü ile biyokütle numuneleri arasında önemli bir etkileşimin olmadığını ancak, Tekirdağ Malkara kömürü ile biyokütle numuneleri arasında sinerjik etkileşimlerin olduğunu göstermiştir. Bu sonuç aynı biyokütle türlerinin farklı linyitler üzerinde değişik etkilerinin olabileceğini göstermiştir. Deneysel veriler kullanılarak BASIC dilinde yazılmış bir bilgisayar programı ile yapılan kinetik hesaplamalarda, kinetik parametrelerin numuneden numuneye ve kullanılan hesaplama yöntemine göre değiştiği belirlenmiştir. Uçucu maddenin çıkışı ve yanması için f(α) = (1-α)2/3, yarıkokun yanması için ise f(α) = (1-α) denklemlerinin uygun kinetik modeller olduğu bulunmuştur.

Title

INVESTIGATION THE COMBUSTION BEHAVIOUR OF COAL- BIOMASS BLENDS

Abstract

In this study, combustion behaviours of Tekirdağ Malkara and Çorum Bayat lignites, peach stone and sour cherry stone and their blends in different ratios were investigated. The results of combustion experiments which have been carried out in the thermogravimetric analyzer showed that the combustion of the biomass and coal-biomass blends combustion occur in two steps; firstly the volatiles are released and burned, and secondly char combustion takes place. However, coal is characterized by only one combustion stage. No significant interactions were detected between the Çorum Bayat lignite and biomass, but synergistic interactions were detected between Tekirdağ Malkara lignite and biomass. This study revealed that the same biomass species may have different influences on varied lignites. A computer program in BASIC was used to calculate the combustion kinetic parameters from experimental data of samples. It was determined that the values of the kinetic parameters showed differences depending on the method of calculation and sample properties. f(α) = (1- α)2/3 is determined as best fitting model equation for burning of volatiles; for the combustion of char f(α) = (1- α) is determined as best fitting model equation.

Anahtar Kelime

Kömür, Biyokütle, Yanma, Termogravimetri, Kinetik

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11579
Üniversite

506091040

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Güldem ÜSTÜN

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Gizem ÖZGÜN

Başlık

YÜKSEK OLEİK ASİTLİ AYÇİÇEK YAĞININ ENZİMATİK EKSTRAKSİYONU

Özet

Bu çalışmanın amacı, ayçiçeği (Helianthus annuus L.) tohumlarından, çözücü ekstraksiyon yöntemine alternatif, çevre dostu, ekonomik ve sağlığa zararlı olmayan bir yöntem ile yüksek verimle yağ elde etmektir. Deneylerde % 68,4 oleik asit içeren, özellikleri zeytinyağına yakın ayçiçek tohumları kullanılmıştır. Alternatif ekstraksiyon yöntemi olarak enzimatik sulu ekstraksiyon yöntemi seçilmiştir. Bu tohumların enzimatik sulu ekstraksiyonunda, hücre çeperleri degrade edebilen proteaz, selülaz ve pektinaz enzimleri ekstraksiyon ortamına katılmış ve her enzim için uygun çalışma koşulları (pH, enzim miktarı, sıcaklık ve süre) belirlenmiştir. Enzimatik sulu ekstraksiyonunda, A1 (tane büyüklüğü 0,6 mm den küçük) ve A2 (tane büyüklükleri 0,6-1mm arasında olan) tohum fraksiyonları ile çalışılmıştır. Ekstraksiyonlar, 1:7 tohum:tampon çözelti oranında, pH 4-8 arasında, gram tohum başına 0,25-1 mL enzim kullanılarak 40-60 ºC arasında 4-28 saat sürede yürütülmüştür. Proteaz olarak Alcalase 2.5L, selülaz olarak Celluclast 1.5L ve pektinaz olarak Pectinex Ultra Clear ve Pectinex 5XL enzimleri kullanılmıştır. Enzimatik sulu ekstraksiyon yöntemi ile ayçiçek tohumlarından yağ eldesinde, en yüksek yağ verimleri proteaz (Alcalase 2.5 L) enzimi ile elde edilmiştir. Bu enzim ile pH 4 de, 0,63 mL/g tohum enzim miktarında, 50 °C da 24 saat ekstraksiyon uygulandığında, ayçiçek yağı ekstraksiyon verimi, sulu ortamdan geri kazanılan yağ miktarı üzerinden, % 59,8 olarak saptanmıştır. Bu koşullarda küspede kalan yağ üzerinden hesaplanan verim değeri ise % 75,7 dir. Çalışmamızda ayrıca ekstraksiyon ortamına tuz (NaCl) ve anyonik yüzey aktif madde katılmasının ekstraksiyon verimine olan etkileri incelenmiştir. Disponil NP10 yüzey aktif maddesi ve ortama tuz ilavesinin yağ verimini arttırıcı etkisi gözlenmemiştir. Buna karşılık Labsa 101 yüzey aktif maddesinin sadece % 0,3 oranında ekstraksiyon çözeltisine katılması ile % 57,7 verimle yağ elde edilebilmiştir. Proteaz enzimi için saptanmış en iyi koşullarında Alcalase 2.5L ve Labsa 101 birlikte kullanımı ile yağ verimi % 65,8 ‘e yükseltilmiştir. Enzim ile birlikte yüzey aktif madde kullanımı yağ verimini arttırıcı etki yapmıştır.

Title

ENZYMATIC EXTRACTION OF HIGH OLEIC SUNFLOWER OIL

Abstract

The purpose of this study is to obtain high oil yield by an environmentally friendly, economical and healthy method as an alternative to solvent extraction method. In experiments sunflower seeds, that is similar to olive oil properties and that contains 68.4 % oleic acid, were used. Aqueous enzymatic extraction method was chosen as an alternative method of extraction. In aqueous enzymatic extraction of these seeds, protease, cellulase and pectinase enzymes which can degrade the cell walls are added to extraction media and for each enzyme appropriate working conditions (pH, enzyme amount, temperature and time) were determined. In enzymatic aqueous extraction, with A1 (particle size less than 0.6 mm) and A2 (particle size between 0.6-1mm) seed fractions were studied. Extractions were carried out at 1:7 seed:buffer solution rate, pH between 4-8, 0.25 to 1 mL enzyme per gram of seed between 40-60 ºC in 4-28 hours. Alcalase 2.5L as protease, Celluclast 1.5L as cellulase and Pectinex Ultra Clear and Pectinex 5XL enzymes as pectinase were used. By enzymatic aqueous extraction method of obtaining oil with sunflower seeds, the highest oil yield was obtained with protease (Alcalase 2.5 L) enzyme. With this enzyme at pH 4, 0.63 ml/g seed in the enzyme amount, when 24-hour extraction at 50 °C is applied, the sunflower oil extraction yield, the amount of oil recovered from aqueous solution, was determined as 59.8 % respectively. At that conditions the yield, calculated from the oil that stays on the remaining pulp, is 75.7 %. In our study, the effect on the extraction yield were investigated by addition of salt (NaCl) and anionic surfactant in the extraction medium. Oil yield-enhancing effects were observed when Disponil NP10 surfactant and salt in media were supplemented. In contrast, oil can only be obtained by 57.7 % yield when 0.3 % Labsa 101 surfactant was supplemented to extraction solution. Oil yield was increased to 65.8 % when the detected best conditions of protease enzyme with using Alcalase 2.5L and Labsa 101 together. By using surfactant with enzyme made an enhancing effect on the oil yield.

Anahtar Kelime

ayçiçek yağı, enzimatik ekstraksiyon, yüksek oleik asit

Bilim Kodu

603




Sıra No :11578
Üniversite

506091043

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. H. Ayşe AKSOY

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

kevser NEHİR DEMİR

Başlık

KAYISI ÇEKİRDEĞİ YAĞININ EKSTRAKSİYONUNDA ENZİM ETKİSİ: EKSTRAKSİYON KOŞULLARININ OPTİMİZASYONU

Özet

Bu çalışmada, Türkiye’ de yılda 700 bin ton üretilmekte olan kayısının tohumlarına, çevre dostu ve ekonomik olması nedeni ile çözücü ekstraksiyonuna alternatif olması açısından, sulu enzimatik yağ ekstraksiyonu ve yüzey aktif madde destekli sulu ekstraksiyon uygulanmıştır. Kayısı (Prunus armeniaca L.), A, B, C ve E vitaminleri, β-karoten, yüksek miktarda potasyum, demir, protein, pektin içeren bir meyvedir. Kayısı tohumu, önemli miktarda protein ve mineral madde içeriğinin yanında, % 40-50 civarında yenilebilir nitelikte yağ içermesinden dolayı gıda değeri bakımından önemli bir yere sahiptir. Kayısı tohumunun bileşeni olan ve kansere karsı kullanılmakta olan en etkili bitkisel kökenli maddelerden amigdalin, ünlü bir kanser ilacının temel bileşenidir. Kayısı yağı, astım, öksürük ve kabızlık tedavisinde, masaj yağı olarak, besleyici ve nemlendirici özelliği ile makyaj ürünlerinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, öncelikle kayısı tohumlarının yağ içeriği Soxhlet ekstraksiyonu ile belirlenmiş ve yağ içeriği % 44,2 bulunmuştur. Kayısı tohumlarından yağ elde etmek için sulu ekstraksiyonda, tohumların hücre zarının bozunmasını sağlayacak proteaz, selülaz ve pektinaz enzimleri kullanılmıştır. Yağ verimine reaksiyon parametrelerinin (pH, süre, enzim cinsi ve miktarı, tanecik boyutu, sıcaklık) etkisi incelenmiş ve reaksiyon parametreleri optimize edilmiştir. Enzimatik sulu ekstraksiyonlar, 0,6-1mm aralığında olan tane boyutlarındaki kayısı tohumları ile, 1:7 tohum:tampon çözelti oranında, pH 4-8 aralığında, 0,25-1,00 mL enzim/g tohum miktarlarında ve 4-24 saatlik sürede gerçekleştirilmiştir. Proteaz olarak Alcalase 2.5L, selülaz olarak Celluclast 1.5L ve pektinaz olarak Pectinex 5XL ticari enzimleri kullanılmıştır. Bu çalışmada ayrıca sulu ekstraksiyon ortamına bir non-iyonik (Disponil NP 10) bir de anyonik (Labsa 101) yüzey aktif madde katılmış ve yüzey aktif maddenin yağ verimine olan etkisi de incelenmiştir. Proteaz, sulu enzimatik ekstraksiyonda en etkili enzim olmuştur. pH 7’de, 0,50 mL proteaz/g tohum kullanılarak 24 saat enzimatik işlem uygulandığında, küspede kalan yağ miktarının tespiti ile tohum yağının % 86,5’ inin hücrelerden sulu ortama geçmiş olduğu belirlenmiştir. Buna karşılık sulu ekstraksiyon ortamından % 48,8 verimle yağ elde edilebilmiştir. Yağ-su emülsiyonunun kırılamaması nedeniyle bu kayıp oluşmaktadır. Optimum koşullarda, proteaz enzimi ile birlikte % 5’ lik NaCl çözeltisi ve Labsa 101 adlı yüzey aktif madde kullanıldığı zaman gayet başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Yağ verimi % 54,6 olmuş, emülsiyon oluşumu azalarak oluşan yağ üstten pastör pipeti ile rahatça alınmış ve yağ verimi % 48,1 olmuştur.

Title

EFFECT OF ENZYME ON APRICOT SEED OIL EXTRACTION: OPTIMIZATION OF EXTRACTION CONDITIONS

Abstract

In this study, aqueous enzymatic extraction and surfactant based aqueous extraction were applied on apricot seeds. These methods are alternative to solvent extraction because of being environmental friendly and economical. Annual production of apricot is 700000 tons in Turkey. Apricot (Prunus armeniaca L.) is a fruit that contains vitamin A, B, C and E, β-carotene, high amount of potassium, iron, protein and pectin. In addition to high amount of protein and minerals contents, apricot seeds contain 40-50 % nutritious edible oil. Amygdalin is the main component of apricot seed which is used for anticancer drug. Apricot seed oil is used for treatment of asthma, cough and constipation, aromatherapy, feature of moisturiser and nourishing for cosmetics. In this study, at first oil contents of apricot seeds were determined by Soxhlet extraction method and apricot seeds contained 44.2 % oil. Protease, cellulase and pectinase enzymes which could degrade the cell walls of seeds were used to obtain oil from apricot kernels during aqueous enzymatic extraction. The effects of reaction parameters (pH, time, type and amount of enzymes, particle size and temperature) on the oil yield were investigated and optimized. Enymatic extractions were conducted with particle size between 0.6-1 mm taking a seed-to-buffer solution ratio of 1:7, between pH 4 to 8, using 0.25 - 1.00 mL/g enzyme amounts for 4 - 24 hr. Alcalase 2.5L, Celluclast 1.5L and Pectinex 5XL commercial enzymes were used as protease, cellulase and pectinase enzymes, respectively. Finally an non-ionic (Disponil NP10) and anionic (LABSA 101) surfactants were added to aqueous extraction medium and also surfactant effect on the oil yield was investigated. Protease was the most effective enzyme in aqueous enzymatic process. When the enzymatic process conducted with 0.50 mL protease/g seed at pH 7 for 24 h, the residual oil amount of the meal revealed that 86.5 % of oil released from the seeds. On the other hand, 48.8 % of total oil in the seeds was collected from extraction medium due to the formation of non-degradable oil in water emulsion and oil is lost in emulsion. When the enzymatic process conducted with optimum conditions with protease, 5 % solution of NaCl, surfactant as Labsa 101, the oil yield was increased from 48.8 % to 54.6 %. In addition to increasing oil yield, decreased formation of stable oil in water emulsion and oil was gotten by a pasteur pipette and yield was 48.1 % by this method.

Anahtar Kelime

kayısı, kayısı tohumu yağı, enzimatik sulu ekstraksiyon, yüzey aktif madde

Bilim Kodu

603




Sıra No :11574
Üniversite

506081028

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. F. Seniha GÜNER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Cansu ÇITAK

Başlık

POLİÜRETAN HİDROJELLERİN PLAZMAYLA YÜZEY MODİFİKASYONU VE PROTEİN ADSORPSİYONU

Özet

Uygun mekanik özellikleri, ayarlanabilir fiziksel özellikleri ve mükemmel kan ve doku uyumluluğu poliüretanların biyomedikal uygulamalarda sıklıkla kullanılmasını sağlamıştır. Ancak, poliüretan yüzeyler hücre yapışması/tutunması, hücre çoğalması ve protein adsorpsiyonu konularında geliştirilmeye ihtiyaç duymaktadır. Poliüretan malzemelerin kütle özelliklerini değiştirmeden yüzey özelliklerini iyileştirmek amacıyla çok sayıda çalışma yapılmıştır. Plazmayla yüzey modifikasyonu pahalı olmasına rağmen son zamanlarda ilgi çekici bir yüzey modifikasyonu yöntemidir. Bu çalışmada, polietilen glikol (PEG), hint yağı (HY), hegzametilen diizosiyanat (HDI) ve 1,4-bütandiol (BDO) kullanılarak katalizör ve çözücü kullanılmadan farklı HY/PEG oranlarında biyomedikal saflıkta poliüretan filmler hazırlanmıştır. Hazırlanan poliüretan (PU) filmlere yüzey aktifleştirme ve plazma polimerizasyonu olmak üzere iki aşamalı plazma yüzey modifikasyon (PSM) işlemi uygulanmıştır. Birinci aşamada, PU filmlere belirli güç ve sürede (50W, 2 dakika) argon (Ar) plazma uygulanarak temiz aktif yüzeyler elde edilmiştir. İkinci aşamada ise aktifleştirilen PU filmlere akrilik asit (AA) monomeri kullanılarak belirli güç ve sürede (50W, 5 dakika) plazma polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Biyouyumluluk çalışmaları kapsamında protein adsorpsiyonu ve hücre yapışması/tutunması ve üremesi deneyleri yürütülmüştür. Protein adsorpsiyonu deneylerinde, kan plazmasında önemli ve hayati görevleri bulunan hayvan serum albümin (BSA) ve hayvan serum fibrinojen (BSF) proteinleri kullanılmıştır. Poliüretan sentezinde kullanılan HY ve PEG oranının ve yüzey modifikasyonunun protein adsorpsiyonuna etkisi incelenmiştir. Hücre yapışması/tutunması ve üremesi çalışmalarında da bu etkiler incelenmiş, ayrıca yüzeye adsorplanan proteinin hücre yapışması/tutunması ve üremesi üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Sentezlenen PU filmlerin Soxhlet ekstraktörü ile jel içerikleri belirlenmiştir. Şişme değerleri hem su hem de fosfat tampon çözeltisi (PBS) için belirlenmiş olup arada göz önüne alınabilecek belirgin bir fark bulunmadığı için suda şişme değerleri polimerlerin şişme davranışlarının incelenmesinde kullanılmıştır. Seçilen belirli PU filmlerin boşluk hacimleri hesaplanarak değişen HY/PEG içeriğiyle yapıda oluşan pürüzlülük hakkında bilgi edinilmiştir. İkişer hafta aralıklarla 8 hafta boyunca belirli PU filmlerin ağırlık tartımı ve FT-IR analizi ile PBS ortamında hidrolizleri incelenmiştir. Sentezlenen poliüretan filmlerin yapısal karakterizasyonu için fourier transform infrared (FT-IR) spektroskopisi, termal ve mekanik karakterizasyonu için ısılgravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve dinamik mekanik analiz (DMA) kullanılmıştır. Sentezlenen bazı PU filmlerin kristalografik yapısını aydınlatmak amacıyla X-ışını kırınımı (XRD) kullanılmıştır. Hint yağı temelli PU filminin yüzeyine yapılan nanometrik boyutdaki AA kaplaması ve protein adsorpsiyonu X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Poliüretan filmlerin hidrofilik/hidrofobik özelliklerini belirlemek için temas açısı ölçümleri yapılmış ve yüzey serbest enerjileri hesaplanmıştır. PSM öncesi ve sonrasında ve protein adsorpsiyonu sonrasında PU filmlerin yüzey ıslanabilirliği ve topoğrafyası incelenmiştir. Yüzey topoğrafyasının incelenmesinde atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılmıştır. PSM öncesinde, sentezlenen PU filmlerin temas açıları, kullanılan monomer oranına bağlı olarak 61o ile 91o arasında değişmektedir. Yürütülen çalışmalarda, literatürdeki veriler ve laboratuvarlarımızda yapılan diğer deneysel çalışmalar göz önünde bulundurularak 50 W, 2 dakika Ar plazma uygulaması ile polimer filmin yüzey aktivasyonu yapılmış, sonrasında 50 W, 5 dakika AA plazma polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. SEM ile PU yüzeylerin topoğrafyası protein adsorpsiyonu sonrası incelendiğinde elde edilen görüntülerde, yüzeye adsorbe olan proteinler ve aynı zamanda PSM ile AA kaplamasından sonra azalan protein adsorpsiyonu gözlemlenmektedir. AFM sonuçları plazma yüzey modifikasyonunun yüzey pürüzlülüğününün artmasına sebep olduğunu göstermiştir. Farklı HY/PEG oranlarında sentezlenen poliüretan filmlerin PSM ile yüzeylerinde oluşturulan serbest radikal merkezlerin konsantrasyonuna bağlı olarak farklı topoğrafik yapıda poliakrilik asit film oluşumu belirlenmiştir. Ayrıca BSA ve BSF protein adsorpsiyonlarından sonrada incelenen tapografik sonuçlara göre yüzeydeki protein adsorpsiyonu hakkında bilgi sahibi olunmuştur. Biyouyumluğun belirlenmesinde bir ön çalışma olarak yürütülen protein adsorpsiyonu sonuçlarına göre PEG içeriğinin artması protein adsorpsiyonun artmasına neden olmuştur. BSA için 9.8-15 mg/cm2 arasında olan protein adsorpsiyonu değerleri AA kaplamasından sonra 8-13.5 mg/cm2 değerlerine düşmüştür. BSF için 2-4 mg/cm2 arasında olan protein adsorpsiyonu değerleri AA kaplamasından sonra 1.3-3 mg/cm2 değerlerine düşmüştür. Literatürdeki verilerle de paralel olarak adsorplanan BSA, adsorplanan BSF miktarının yaklaşık 4 katı kadardır. PU filmler plazmayla yüzey modifikasyonu sonrasında daha hidrofilik karakter göstermiş dolayısıyla protein adsorpsiyonları düşmüştür. Plazma uygulaması yüzey pürüzlülüğünü arttırmış, protein adsorpsiyonunu olumsuz yönde etkilemiştir. Sitotoksisite ve hücre yapışması deneylerinde NIH-3T3 fare fibroblast hücreleri ve “Vybrant” sitotoksisite hücre proliferasyon kiti kullanılmış ve HY/PEG oranı 100/0 ve 50/50 kodlu numuler için bu testler yapılmıştır. Ayrıca AA ile kaplanmış ve AA kapalama sonrası BSA ve BSF proteinleri adsorbe edilmiş halleri için bir seri deney gerçekleştirilmiştir.

Title

PLASMA SURFACE MODIFICATION AND PROTEIN ADSORPTION OF POLYURETHANE HYDROGELS

Abstract

Polyurethanes obtain to be use in biomedical application for suitable mechanical properties, controllable physical properties and excellent blood and tissue compatibility. However polyurethane surfaces need to be developed at cell adhesion/attachment, cell proliferation and protein adsorption. Numerously study concluded to enhance surface properties of polyurethane materials witout changing bulk properties. Plasma surface modification is an attractive surface modification method in spite of its expenciveness. In this study, polyethylene glycol (PEG), castor oil (CO), hegzamethylene diizosiyanat (HDI) and 1,4-buthanediol (BDO) are used to obtain polyurethane in biomedical purity in different HY/PEG ratio without using any catalyst and solvent. It is applied to the prepared polyurethane (PU) films plasma surface modification (PSM) method in a two different way that is surface activation and plasma polymerization. In the first step, to obtain clean surfaces PU films are imposed argon (Ar) plasma in specific power and time (50W, 2 minute). In the secont step, activated PU surfaces is exposed acrylic acid monomer in specific power and time (50W, 5 minute) to occur plasma polymerization. Protein adsorption and cell adhesion/attachment and cell proliferation experiment are carried out for biocompatibility studies. Bovine serum albumin (BSA) and bovine serum fibrinogen (BSF) are used for protein adsorption experiment because of their vital role in the blood plasma. It is investigated in protein adsorption that changing HY and PEG ratio in polyurethane synthesis and surface modification. It is investigated in cell adhesion/attachment ve cell proliferation adsorption that changing HY and PEG ratio in polyurethane synthesis and surface modification. İt is examined how is the protein adsorption affect to the cell adhesion/attachment ve cell proliferation. Synthesed polyurethane films are examined with Soxhlet extraction to determine gel content. Sweeling ratios are determined in both pure water and phosphate buffer saline (PBS). But there is no differences between these results so swelling ratios in pure water result are regarded. Hydrolis experiment are carried out in PBS medium weeks at 36 oC. Every 2 weeks, the films are dried, weighed and have FT-IR analysis for specific PU films. The method is used determining of PU film for structural characterization fourier transform infrared (FT-IR) spectroscope, for thermal and mechanical characterization thermalgravimetric analiysis (TGA), differential scaning calorimeter (DSC) and dynamic mechanical analiysis (DMA). X-ray diffraction is used to determine crystalografic structure for synthesis PU films. X-ray photoelectron spectroscope is used to determine AA coating in nanometric dimension and BSF adsorption around the PU films. Contact angle and surface free energy measurements are made for determining the hydrophilic/hydrophobic character on the PU films. Topography and the wettability of the PU films are determined after and before PSM and protein adsorption. Atomic force microscope (AFM) is used to determine surface topography of PU films. Scaning electron microscope is used to determine AA coating and protein adsorption to the PU surfaces which has HY/PEG ratio is 100/0 and 50/50. Before PSM, contact angle of the synthesed PU films are changing 61o to 91o depend on the ratio of the used monomer.In this study, to take into consideration of the litterateural datas and studies done before in the laboratories; activation of the films are made with applying 50 W, 2 minutes Ar plasma and after that plasma polimerization of the active PU films are made with 50 W, 5 minutes AA plasma polimerization. As a result of the SEM analysis of the PU films, protein adsorpiton and the AA coating and the reduction of the protein adsorption of the surface after AA coating are proved. As a result of the AFM analysis, surface roughness of the PU films is increased after the plasma polimerization. Different concantration of AA coating of the different HY/PEG ratio of the PU surfaces are determined with AFM analysis. Also BSA and BSF adsorption of the PU films are observed form AFM images. With increasing the PEG ratio in the PU films, protein adsorptions are increased exacly. For BSA adsorption, protein adsorption datas are changed between 9.8-15 mg/cm2, after AA coating this data degreased between 8-13.5 mg/cm2. For BSF adsorption, protein adsorption datas are changed between 2-4 mg/cm2, after AA coating this datas degreased between 1.3-3 mg/cm2. Adsorbed BSA/BSF ratio is about four correspondingly litterateur. After PSM, PU films became more hydrophilic so adsorbed protein amount to the PU films i degreased. PSM is increased to the surface roughness, and this accured negatively to the protein adsorption. Cytotoxicity and cell attachment experiments are carried out with rat NIH-3T3 fibroblast cell and “Vybrant” cell prolification kit. This experiment are carried out for HY/PEG ratio is 100/0 and 50/50 samples. Also these experiments are carried out after AA coating and AA coating after the BSA and BSF adsorption of the film.

Anahtar Kelime

poliüretanlar, plazma yüzey modifikasyonu, protein adsorpsiyonu

Bilim Kodu

603




Sıra No :11388
Üniversite

506071030

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. Hale GÜRBÜZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Elif Zehra ATUKEREN

Başlık

PİRİNÇ KABUĞU KÜLÜ VE ÇAMALTI TUZLASI ATIK TUZ ÇÖZELTİSİ KULLANILARAK MAGNEZYUM SİLİKAT ÜRETİMİ

Özet

Bu çalışmanın amacı; çeşitli alanlarda adsorban olarak kullanıldığı bilinen ve genel kimyasal yapısı mMgO.nSiO2.yH2O yapısına uygun olan bir magnezyum silikat bileşiğinin, silisyum kaynağı olarak pirinç kabuğu külü ve magnezyum kaynağı olarak tuzla atık çözeltisi kullanılarak sentezlenmesinin incelenmesidir. Böylelikle, magnezyum silikat üretiminde atık ürünlerin değerlendirilmesi ve dolayısıyla üretim maliyetinin düşürülmesi de başlıca hedefler arasındadır. Sentez, pirinç kabuğu külünden alkali ekstraksiyonla elde edilen sodyum silikat çözeltisi ile tuzla atık çözeltisinin sulu ortamdaki reaksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Reaktanların besleme hızları, reaksiyon karışımının seyrelme oranı ve reaksiyon süresi, incelenen başlıca parametrelerdir. Diğer bir parametre ultrases etkisidir. Bu etki ile magnezyum silikatın tane boyutunda ve yüzey alanında olması beklenen değişiklikler ve bunlara bağlı olarak işlevsel özelliklerinde meydana gelmesi beklenen iyileşmeler dikkate alınarak, deneylerin çoğu ultrases uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Ultrases uygulanan sentezde; incelenen parametrelerin seçilen değer aralıklarında, magnezyum silikatın yapı ve bileşimini önemli ölçüde değiştirmediği görülmüştür. Ortalama tane boyutu ve tane boyutu dağılım aralığının, artan reaksiyon süresi ile birlikte küçüldüğü görülmüştür. Reaksiyon süresi dışındaki parametreler, tane boyutu dağılımı üzerinde önemli bir etki göstermemiştir. Reaktan besleme hızı, reaksiyon süresi ve reaksiyon karışımının seyrelme oranı sabit tutularak ultrases etkisinin incelendiği deneylerde; ultrases etkisi ürünün bileşimi üzerinde önemli bir değişime neden olmamıştır. Ultrases etkisinin ortalama tane boyutu ve tane boyutu dağılım aralığını küçültmesi beklenen bir etki olmasına rağmen, sonuçlar bunu destekleyememiştir. Reaktan olarak atık özellikli çözeltiler ve saf reaktanlar kullanılarak aynı şartlarda iki deney gerçekleştirilmiştir. Atık özellikli çözeltilerden kaynaklanan iyonların konsantrasyonunun ihmal edilebilecek düzeyde olması ve iki ürünün bileşimlerinin benzer olması nedeniyle, magnezyum silikat üretiminde atık özellikli çözeltilerin kullanılabileceği görülmüştür.

Title

PRODUCTION OF MAGNESIUM SILICATE USING RICE HULL ASH AND CAMALTI SALTERN WASTE SOLUTION

Abstract

The aim of this study is the investigation of the synthesis of a magnesium silicate compound, known to be used as adsorbant in various areas and complying with mMgO.nSiO2.yH2O in chemical structure, from rice hull ash as silicium source and saltern waste solution as magnesium souce. Thus, the evaluation of waste materials in magnesium silicate production and thereby decreasing the production cost are among the main targets. Synthesis is carried out with the reaction of sodium silicate solution gained with alcali extraction from rice hull ash and saltern waste solution in aqueous medium. The rate of feed of the reactants, the dilution ratio of reaction mixture and reaction duration are the parameters mainly investigated. Another parameter is the ultrasound effect. Most of the experiments are carried out applying ultrasound considering the changes in the particle size and surface area of magnesium silicate and depending on these, the expected recruitment in functional properties. In the ultrasound applied synthesis, it is determined that the investigated parameters between the selected values don’ t have any significant effect on the structure and composition of magnesium silicate. The reduces in the mean particle size and particle size distribution range with increasing reaction duration is determined. The parameters except reaction duration don’t have any significant effect on particle size distribution. In the experiments where the efficiency of ultrasound is investigated, holding the rate of feed of the reactants, reaction duration and the dilution ratio of reaction mixture steady, it was seen that the ultrasound effect didn’ t have any significant influence on the composition of the product. Although the ultrasound effect is expected to be a particle size and particle size distribution range reducing action, this influence was not seen in the results. Two experiments are carried out in the same conditions, using waste featured solutions as reactants and pure reactants. Since the concentration of the ions arising from waste featured solutions is at negligible level and the compositions of two products are similar, it is concluded that waste featured solutions may be used in magnesium silicate production.

Anahtar Kelime

Magnezyum silikat, Pirinç kabuğu külü, Çamaltı Tuzlası atık tuz çözeltisi

Bilim Kodu

6030302




Sıra No :11356
Üniversite

506071031

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr.Melek Tüter

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Eser ARAS

Başlık

KONJUGE LİNOLENİK ASİTÇE ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ ZEYTİNYAĞININ ÜRETİMİ VE OPTİMİZASYONU

Özet

Türkiye Dünya zeytinyağı üretiminde ön sıralarda yer almaktadır. Zeytinyağının insan sağlığı açısından önemli besin kaynağı olmasının yanında bazı hastalıklara karşı koruyucu etkisi olduğu da bilinmektedir. Nar meyvesi, içeriğindeki yağ asidi bileşiminden kaynaklanan endüstriyel ve tıbbi potansiyeli dolayısıyla milyonların önemli ölçüde ilgisini çekmektedir. Nar çekirdeğinin konjuge linolenik asitçe (KLNA) , ağırlıklı olarak punisik asit, zengin olduğu bilinmektedir. KLNA, üç konjuge çift bağ içeren oktadekatrienoik asitlerin pozisyonel ve geometrik izomerleri karışımı için kullanılan kolektif bir terimdir. Bunlar hayvansal yağlarda yaygın olarak bulunmazken çeşitli bitkilerin tohum yağlarında bulunurlar. Günümüzde KLNA insan sağlığı üzerinde yararlı etkilerinden dolayı büyük ilgi görmektedir. KLNA’nın vücut ağırlığını kontrol etmek, kandaki kolesterol seviyesini ayarlamak, kalp hastalıklarına karşı korumak, bağışıklık sistemini güçlendirmek ve bazı kanser tiplerinde ilerlemeyi önlemek gibi önemli etkileri olduğu bilinmektedir. Yapılandırılmış yağlar triaçilgliserol (TAG) yapısında bulunan yağ asitlerinin kompozisyonlarının veya dağılımlarının modifiye edilmesiyle elde edilen yağlardır. Fonksiyonel gıda başlığı altına girebilecek yapılandırılmış yağlar insan sağlığını olumlu yönde etkileyebilecek şekilde üretilebilirler. Bu çalışmada, zeytinyağının konjuge linolenik asit ile enzimatik olarak zenginleştirilmesi ve sağlığa yararlı, birçok olumlu özelliğe sahip fonksiyonel bir gıda haline gelmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, zeytinyağı ile konjuge linolenik asitçe zengin olan nar yağı yağ asitlerinin (NYYA) asidoliz reaksiyonları Thermomyces lanuginosa lipaz enzimi varlığında hekzan ortamında gerçekleştirilmiştir. Tepki Yüzey Metodolojisi uygulanarak, reaksiyon parametrelerinin (substrat mol oranı, reaksiyon süresi, enzim miktarı ve sıcaklık ) zeytinyağına katılan KLNA yüzdesi üzerine olan etkileri incelenmiş ve reaksiyon koşulları optimize edilmiştir. Üç değişkenli ve üç seviyeli Yüzey Merkezli Küp Deney Tasarımı kullanılarak yürütülmüş deneyler sonucunda, optimum reaksiyon koşulları 1:3,5 ZY: NYYA mol oranı, 9,7 enzim miktarı ve 60°C sıcaklık değeri olarak saptanmıştır. Bu koşullarda, zeytinyağından içeriğinde %41 konjuge linolenik asit bulunan yapılandırılmış triaçilgliseroller (TAG) elde edilmiştir.

Title

PRODUCTION AND OPTIMIZATION OF OLIVE OIL ENRICHED IN CONJUGATED LINOLENIC ACID

Abstract

Turkey is a leading country in olive oil production in all over the world. Olive oil is known a source of significant nutritional value in human health on the other hand it has a preventive role against many illness. The pomegranate fruit takes considerable attention of millions due to its industrial and pharmaceutical potential coming from its fatty acid content. Pomegranate seed is known rich in conjugated linolenic acid, mainly punisic acid. Conjugated linolenic acid (CLNA) is a collective term for the positional and geometric isomers of octadecatrienoic fatty acids those contain three double bonds. They are not very common in animal fats but are found in various seed oils. Recently CLNA have attracted a great attention due to its beneficial effects on human health. It controls body weight, regulates cholesterol level in blood, defends against heart diseases, enhances immune system and prevents progression of some cancer types. Structured lipids are triacyglycerols that have been modified by incorporation of new fatty acids or changing the position of naturally existing fatty acids. Structured lipids which can be defined as functional food can be produced in a way that has beneficial effects on the health. In this study, enrichment of olive oil with CLNA by using lipase as a catalyst and develop a functional food that has various health benefits and functions are aimed. For this purpose, the acidolysis reaction of olive oil (OO) with pomegranate oil fatty acid (POFA) which is rich in CLNA, in the presence of Thermomyces lanuginosa lipase and hexzan was studied in detail. The effects of substrate molar ratio, reaction time, enzyme amount and temperature on incorporation yield and ratio are investigated and optimized by Response Surface Methodology. Among all the experimental results which are occurred by Face Centered Cube Experimental Design (3 parameters and 3 levels) for optimization, the optimum reaction conditions are found as substrate molar ratio of 1:3,5 of OO:POFA, %9,7 enzyme amount and 60°C temperature. In these conditions the incorporation ratio of conjugated linolenic acid into olive oil is determined as %41.

Anahtar Kelime

Konjuge Linolenik Asit, Yapılandırılmış yağlar, Enzimatik asidoliz

Bilim Kodu

603




Sıra No :11354
Üniversite

506071033

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ahmet Tunçer ERCİYES

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Mahmud Fatih KANTARCI

Başlık

SIVI-SIVI DENGELERİNİN HESAPLANMASINDA ASOG VE UNIFAC MODEL PARAMETRELERİNİN OPTİMİZASYONU

Özet

Aktivite katsayılarının hesaplanmasında kullanılan termodinamik temelli modellerden ASOG (Analytical Solution of Groups) ve UNIFAC (Universal Functional Activity Coefficient) grup katkı yöntemleri, grup etkileşim parametrelerini kullanarak hesaplama yaparlar. Bu tez çalışmasında incelenen bazı sıvı-sıvı denge sistemlerinin mevcut grup etkileşim parametreleri kullanılarak yeterli doğrulukta hesaplanamadığı saptanmıştır. Bu eksikliği gidermek üzere, literatürden benzer 49 adet deneysel sıvı-sıvı denge sistemi toplanıp incelenmiştir. Deneysel sıvı-sıvı denge sistemlerinde yer alan bileşikler incelenerek, ASOG ve UNIFAC modellerine göre fonksiyonel grup içerikleri belirlenmiştir. İncelenen sıvı-sıvı denge sistemlerinde yer alan bileşikleri oluşturan fonksiyonel gruplara ait ASOG ve UNIFAC grup etkileşim parametreleri, literatürden derlenen deneysel veriler kullanılarak Nelder-Mead optimizasyon yöntemi ile yeniden hesaplanmıştır. Bu çalışmada elde edilen parametreler kullanılarak yapılan sıvı-sıvı dengesi hesaplamaları, literatür parametreleri kullanılarak yapılan hesaplamalardan daha iyi sonuçlar vermiştir.

Title

OPTIMIZATION OF ASOG AND UNIFAC MODEL PARAMETERS FOR THE CALCULATION OF LIQUID-LIQUID EQUILIBRIUM

Abstract

ASOG (Analytical Solution of Groups) and UNIFAC (Universal Functional Activity Coefficient) are the two thermodynamics based group contribution models which calculate the activity coefficients using group interaction parameters. In this thesis work, it is determined that using the current group interaction parameters to estimate phase equilibrium data for some liquid-liquid systems, the obtained results are far from representing the experimental data. To correct this, 49 similar liquid-liquid systems are gathered and then investigated. Functional group contents of components involved in the liquid-liquid systems are determined. The group interaction parameters for ASOG and UNIFAC models are then renewed using the experimental liquid-liquid equilibrium phase data by Nelder-Mead optimization method. Finally, phase equilibrium data for the investigated systems is estimated using parameters from the literature and parameters obtained in this work. It is seen that better results are get when parameters obtained in this work are used.

Anahtar Kelime

Sıvı-sıvı denge, ASOG, UNIFAC, çok boyutlu optimizasyon

Bilim Kodu

6030100




Sıra No :11249
Üniversite

506071003

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Serdar YAMAN

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Ahmet BAYKAN

Başlık

DÜŞEY BORU FIRINDA BİYOKÜTLENİN TERMAL DAVRANIMLARININ İNCELENMESİ

Özet

Biyokütlenin düşey boru fırında yakılması, biyokütlenin yakma sistemini kısa sürede terk etmesi nedeniyle, yakma işleminin saniyelerle ifade edilebildiği gerçek yakma sistemlerindeki koşullara benzeyen bir ortamda çalışma avantajı sunmaktadır. Bu açıdan, biyokütlenin gerçek yakma sistemlerindeki termal davranımının belirlenmesi açısından düşey boru fırın kullanılması büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada farklı tane boyutlarındaki fındık kabuğu, düşey boru fırında çeşitli sıcaklıklarda kuru hava atmosferinde yakılarak yanma verimi belirlenmiş ve elde edilen yanmış/yanmamış kalıntının yapısal özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, orijinal numunenin yapısal bileşiminin yanmaya etkisi araştırılmış ve termogravimetrik analiz yöntemi ile kuru hava atmosferindeki yanma profili oluşturularak, düşey fırındaki yanma özelliğinin yorumlanmasında yararlanılmıştır. Sonuç olarak farklı tane boyutu, yanma koşulları ve düşey boru fırın yanma bölgesinin parametrelerinin sadece yanma verimlerine değil, aynı zamanda yapısal özelliklere de etkisi olduğu görülmüştür. Ayrıca biyokütlenin yapısal bileşenleri de, farklı tane boyutlarında olduğu gibi yanma karakteristiklerinde değişimler göstermiştir.

Title

INVESTIGATION OF THE THERMAL BEHAVIOUR OF BIOMASS IN DROP TUBE FURNACE

Abstract

Combustion of biomass in a drop tube furnace offers an advantage since biomass leaves the combustion medium immediately which is similar to the conditions of real combustion systems in which the combustion process ends in intervals which take only seconds. From this point of view, usage of drop tube furnace is very important in order to predict the thermal behavior of biomass in real combustion systems. In this study, hazelnut shells with different particle sizes were subjected to combustion conditions in a drop tube furnace at various temperatures under dry air flow to investigate the burning yield, and subsequently to characterize the structural features of burned/unburned residue. Moreover, effects of structural properties of the original sample on the combustion performances have been studied and the burning profiles which obtained by means of Thermogravimetric Analysis (TGA) method have been used to interpret the combustion characteristics in drop tube furnace. It was found out that particle size, combustion conditions and parameters of the drop tube furnace’s combustion chamber have led to important influences not only on burning efficiency, but also on the structural properties. On the other hand, structural constituents show differences in burnout characteristics, as well as in different particle sizes of a particular ingredient.

Anahtar Kelime

biyokütle, yanma, termogravimetri, düşey boru fırın, fındık kabuğu

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11309
Üniversite

506081025

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

F. Seniha GÜNER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Tuğba AKKAŞ

Başlık

POLİÜRETAN FİLMLERİN YÜZEY MODİFİKASYONU VE BİYOUYUMLULUK ÇALIŞMALARI

Özet

Bu çalışmada, yenilenebilir doğal bir kaynak olan hint yağı (HY) ve polietilen glikol (PEG) kullanılarak biyomalzeme olarak kullanılabilecek poliüretan (PU) filmler sentezlenmiştir. Medikal saflıkta poliüretan elde edebilmek için sentezde katalizör ve çözücü kullanılmamıştır. HY/PEG oranına bağlı olarak çeşitli bileşimlerde poliüretan filmler sentezlenmiştir. PU filmlerin karakterizasyonunda Fourier transform infrared (FT-IR) spektroskopisi ile yapı, termogravimetrik analiz (TGA) ile termal davranış, dinamik mekanik analiz (DMA) ile viskoelastik özellikler belirlenmiştir. Poliüretan filmlerin hidrofilik/hidrofobik karakterleri temas açısı ölçümü ile incelenmiştir. Filmlerin yüzey modifikasyonları optimum plazma şartları (güç ve süre) belirlendikten sonra akrilik asit (AA) plazma polimerizasyonu ile yapılmıştır. Filmlerin yüzey karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılmıştır. Filmlerin biyouyumlulukları, yüzeye protein adsorpsiyonu ve hücre tutunması çalışmalarıyla belirlenmiştir. Çeşitli bileşimlerde sentezlenen ve bu nedenle de farklı yüzey hidrofilitesine ve pürüzlülüğe sahip olan filmler, bu parametrelere bağlı farklı biyouyumluluk davranışı sergilemiştir. Sadece HY kullanılarak sentezlenen poliüretan filmin en iyi hücre tutunması gösterdiği, bunun yanında HY/PEG oranı bir olan poliüretan filmin pürüzlü yapısından dolayı daha yüksek protein adsorpladığı belirlenmiştir.

Title

SURFACE MODIFICATION OF POLYURETHANE FILMS AND BIOCOMPATIBILITY STUDIES

Abstract

In this study, polyurethane films which can be used as biomaterials were synthesized by using castor oil (CO), a renewable source, and polyethylene glycol (PEG). Any catalysts and solvents were not used in synthesis to obtain polyurethane films in medical purity. Polyurethane films were synthesized in various compositions depending on the ratio of CO/PEG. Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy was used for structural characterization of synthesized polyurethane films and thermo-gravimetric analysis (TGA) and dynamic mechanical analysis (DMA) were used for viscoelastic characterization of the films. Contact angle measurements were performed to determine hydrophilic/hydrophobic properties of the PU films. After optimum plasma conditions (power and time) had determined, surface modification of the films was done via acrylic acid plasma polymerization. Scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope were used for surface characterization of the films. Biocompatibility of the films was determined via protein adsorption and cell attachment studies. They represented different behavior about biocompatibility depending on synthesis of polyurethane films which have different water absorbance and roughness of the surface from each other in various compositions. The best cell attachment was showed by the polyurethane film which was synthesized by using only CO. As well as, the film which have CO/PEG ratio is equal to one had higher protein adsorption depending on its rough structure.

Anahtar Kelime

poliüretanlar, plazma yüzey modifikasyonu, protein adsorpsiyonu

Bilim Kodu

603




Sıra No :11308
Üniversite

506071011

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Melkon TATLIER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Erhan ÖZUDĞAN

Başlık

ATIK NİKEL KADMİYUM PİLLERİN GERİ KAZANIMINA YÖNELİK PROSES GELİŞTİRİLMESİ

Özet

Doğal kaynakların rasyonel kullanımı alınan çevresel koruma tedbirleri sayesinde ulusal ve uluslararası düzeyde çok önemli bir konu haline gelmiştir. Teknolojik gelişmeler büyük bir hızla devam ederken bütün dünya ülkeleri teknolojinin çevre ile uyumunu sağlamakta büyük çabalar sarf etmektedir. Bu ürünlerden biri de, üretim ile tüketim miktarlarındaki sürekli artışlarla gündemdeki önemini gittikçe arttıran pillerdir. Pil atıkları, içerdikleri ağır metaller ve zararlı diğer kimyasal maddeler sebebiyle tehlikeli atıklar sınıfına girmekte, su ve toprak kirliliğine sebep olmaktadır. Bu sebeple pillerdeki metallerin geri kazanımı çok önemlidir. Bu çalışmada, önemli pil türlerinden biri olan nikel kadmiyum pilleri incelenmiştir. Nikel sülfat, kadmiyum sülfat ve sudan oluşan, üç bileşenli karışımın 40 oC ve 80 oC’ler de faz diyagramlarını çıkartmak için çalışmalar yapılmıştır. Çalışmalar sonucunda elde edilen faz diyagramları birleştirilmiştir. Elde edilen faz diyagramından nihai ürünler CdSO4.H2O ve NiSO4.6H2O olmak üzere bir proses önerisinde bulunulmuştur.

Title

DEVELOPMENT OF A RECYCLING PROCESS FOR WASTE NICKEL CADMIUM BATTERIES

Abstract

Due to the precautions taken for environmental protection, rational utilization of natural resources has become a very important topic in national and international level. While the development of technology increases its speed day by day, all nations of the world struggle to supply the environmental compliance of this developing technology. One example to these kinds of products is “battery”, which has increased its uses due to properties like portability and practical usage till now. Battery wastes are classified in hazardous wastes due to their heavy metal and other hazardous chemical content and they can cause water and earth pollution. That is why recovery of metals in batteries is important. In this study nickel cadmium battery, which is one of the main battery types, was investigated. Experimental studies were carried out in order to obtain ternary phase diagrams of nickel sulphate, cadmium sulphate and water mixture at 40 °C and 80 °C. The phase diagrams obtained were combined at the end of the study. In addition, with the help of phase diagrams, a process for producing CdSO4.H2O and NiSO4.6H2O was proposed.

Anahtar Kelime

Faz diyagramları, Ni-Cd piller, geri kazanım

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :11235
Üniversite

506081037

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Güldem Üstün

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Mustafa Saraç

Başlık

ENZİMATİK EKSTRAKSİYON YÖNTEMİ İLE PAMUK YAĞI ELDESİ

Özet

Dünyada 3,8 - 4,3 milyon ton arasında pamuk yağı üretilmektedir. Türkiye 130.000-150.000 ton pamuk yağı üretimi ile dünya sıralamasında 6. sırada yer almaktadır. Pamuk tohumları % 30 - 40 oranında yağ içerir. Bu yağ % 13 - 44 oleik ve % 33 - 58 linoleik asit içerdiği için, oleik-linoleik asid grubu bitkisel yağ sınıfında yer alır. En önemli doymuş yağ asidi ise % 17 - 20 oranındaki palmitik asittir. Pamuk yağı rafine sıvı yağ olarak tüketilir, gıda ve kimya sanayinde margarin ve sabun üretiminde kullanılır. Pamuk yağı dizel yakıtı olarak da değerlendirilebilir. Pamuk tohumlarından hekzan ekstraksiyonu veya presleme ve hekzan ekstraksiyonu ile yağ elde edilmektedir. Hekzan ortamında çalışmak emniyet, çevre kirliliği açısından sıkı tedbirlerin alınmasını gerektirdiğinden hekzan ekstraksiyon ünitelerinin yatırım ve işletme maliyetleri yüksektir. Son yıllarda, tohum yağlarının ekstraksiyonu için alternatif yöntemlere yönelme olduğu, enzim ve yüzey aktif madde katkılı ekstraksiyon yöntemleri üzerine yapılmış çalışmaların hızla arttığı gözlenmektedir. Bu çalışmada, yüksek verimle pamuk yağ eldesi için, pamuk tohumlarına sulu enzimatik ekstraksiyon uygulanmıştır. Bu amaçla, tohumların ekstraksiyonu su ile yapılmış ve suya hücre çeperlerini degrade edebilecek enzimler (proteaz, selülaz ve pektinaz enzimleri) ilave edilmiştir. Yağ verimine reaksiyon parametrelerinin (pH, enzim cinsi ve miktarı, tanecik boyutu ve sürenin) etkisi incelenmiş ve reaksiyon parametreleri optimize edilmiştir. Enzimatik ekstraksiyonlar, P1 (0,6 mm’den küçük tane boyutlarındaki) tohum fraksiyonu ile, 1:7 tohum:tampon çözelti oranında, pH 4-8 aralığında, 0,25 - 1,25 mL/g enzim miktarlarında ve 4 - 24 saatlik sürede gerçekleştirilmiştir. Proteaz olarak Alcalase 2.5L, selülaz olarak Celluclast 1.5L ve pektinaz olarak Pectinex Ultra Clear ticari enzimleri kullanılmıştır. Bu çalışmada ayrıca sulu ekstraksiyon ortamına bir anyonik yüzey aktif madde katılmış ve bu katkının yağ verimine olan etkisi de incelenmiştir. Pektinaz sulu enzimatik prosesde en etkili enzim olmuştur. pH 5’de, 0,75 mL/g pektinaz miktarında 24 saat enzimatik işlem uygulandığında, küspede kalan yağ miktarının tespiti ile tohum yağının % 91’inin hücrelerden sulu ortama geçmiş olduğunu belirlenmiştir. Buna karşılık sulu ekstraksiyon ortamından % 65,2 verimle yağ elde edilebilmektedir. Stabil yağ-su emülsiyonunun kırılaması nedeniyle bu kayıp oluşmaktadır. Pamuk tohumlarından konvansiyonel çözücü ekstraksiyonu ve enzimatik sulu ekstraksiyon yöntemi ile elde edilmiş yağlar mukayese edilmiştir. Yağ asitleri bileşimleri arasında istatiksel olarak önemli fark olmadığı belirlenmiştir.

Title

PRODUCTION OF COTTONSEED OIL BY ENZYMATIC EXTRACTION METHOD

Abstract

World cottonseed oil production is around 3.8 – 4.3 million tons. Turkey, with the annual production of 130.000 - 150.000 tons of crude cottonseed oil, ranks sixth in total production of the world. Cottonseeds contain 30 – 40 % oil. This oil, consisting 13 - 44 % oleic and 33 - 58 % linoleic acids is typical of the oleic-linoleic acid group vegetable oils. The major saturated fatty acid in seed oil is palmitic acid with a proportion of 17-20 %. Cottonseed oil is used as edible oil and in the production of margarine and soap in the food and chemical industries. Additionally it can also be evaluated as biodiesel. Cottonseed oil is typically produced from seeds by either hexane extraction or a combination of mechanical pressing and hexane extraction. Because of the safety and environmental issues associated with the use of hexane, the construction and operational costs of hexane extraction facilities are high. In recent years, it was observed that numerious studies have been directed towards the alternative methods for oilseed extraction, including aqueous, enzyme-, and surfactant-assisted extraction methods. In this study, to produce cottonseed oil with a high yield, aqueous enzymatic extraction was applied to cottonseeds. For this purpose, protease, cellulase and pectinase enzymes which could degrade the cell walls of seeds were dissolved in water. The effects of reaction parameters (pH, type and amount of enzymes, particle size and time) on the oil yield were investigated and optimized. Enzymatic extractions were conducted with P1 seed fraction, particle size < 0.6 mm taking a seed-to-buffer solution ratio of 1:7, between pH 4 to 8, using 0.25 – 1.25 mL/g enzyme amounts for 4 – 24 h at 50 °C. Alcalase 2.5L, Celluclast 1.5L and Pectinex Ultra Clear commercial enzymes were used as protease, cellulase and pectinase enzymes, respectively. Finally an anionic surfactant was added to aqueous extraction medium and its effect on the oil yield was also investigated. Pectinase was quite effective in aqueous enzymatic process. When the enzymatic process conducted with 0.75 mL/g of pectinase at pH 5 for 24 h, the residual oil amount of the meal revealed that 91 % of oil released from the seeds. However 65.2 % of total oil in the seeds was collected from extraction medium due to the formation of a stable oil-in-water emulsion. The oils extracted from cottonseeds by conventional solvent extraction and aqueous enzymatic extraction were compared. No significant variation was observed in their fatty acid compositions.

Anahtar Kelime

enzimatik sulu ekstraksiyon, yağlı tohum, hidroliz enzimleri, yağ asitleri, pamuk yağı, pamuk tohumu, emülsiyon

Bilim Kodu

603




Sıra No :11582
Üniversite

506081035

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. M. Göktuğ Ahunbay

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Işıl Kabacaoğlu

Başlık

3,5-DİAMİNOBENZOİK ASİT (DABA) BAZLI POLİİMİDLERDE GAZ SORPSİYONU

Özet

Aromatik poliimidler ısıl, mekanik ve ayırma özelliklerinden dolayı umut vaadeden gaz ayırma malzemeleridir ve bu özellikleri kimyasal yapılarına bağlıdır. Moleküler simülasyon teknikleri, poliimid membranların ayırma özellikleriyle kimyasal yapıları arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamada kullanılabilir. Bu çalışmanın amacı poliimidlerde yapı/performans ilişkisinin atomik düzeyde incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda moleküler simülasyon tekniklerini kullanarak 4,4-hekzafloroizopropiliden-diftalik anhidrid (6FDA), 3,3’,4,4’-benzofenon tetrakarboksilik dianhidrid (BTDA) ve 3,5-diaminobenzoik asit (DABA) den türetilen 6FDA-DABA, BTDA-DABA poliimidleri ile 6FDA/BTDA-DABA kopoliimidinin yapısal özellikleri ve sorpsiyon davranımları incelenmiştir. Simülasyonlar Accelrys Materials Studio simülasyon paketi kullanılarak gerçekleştirilmiş ve moleküler etkileşimler bu paketin içerisinde mevcut olan COMPASS kuvvet alanı kullanılarak modellenmiştir. Poliimidlerin ve kopoliimidin yapısal özellikleri simülasyon paketinin içinde mevcut olan analiz araçları ile hesaplanmıştır. CO2, CH4, O2, N2, propan ve propilen gazlarının farklı sıcaklık ve basınçlarda çözünürlük katsayıları Büyük Kanonik Monte Karlo simülasyonları ile hesaplanmıştır. Simülasyon çalışmalarıyla elde edilen verilerin BTDA-DABA için literatürde var olan deneysel çalışmayla uyum göstermediği görülmüştür ve bu poliimidinin sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen poliimid Termogravimetrik Analiz (TGA), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Geniş Açı X-ışını Saçılması (WA-XRD) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. BTDA-DABA için deneysel çalışmayla elde edilen sonuçlar simülasyon çalışmasıyla tahmin edilen değerlere yakın sonuçlar vermektedir. 6FDA-DABA için tahmin edilen yapısal özellikler ise literatürdeki verilerle uyum içersindedir. Kopoliimid ve poliimidler yapısal olarak benzer özellikler gösterselerde, BTDA-DABA poliimidinin serbest hacim fraksiyonu, kohesive enerji yoğunluğu ve dönüş yarıçapı daha yüksektir. BTDA-DABA’nın camsı geçiş sıcaklığı 6FDA-DABA’nınkinden daha yüksektir. BTDA monomerinin karbonil köprü grubunun 6FDA monomerinin hekzafloroizopropiliden köprü grubundan daha rijit olduğu kabul edilebilir. Camsı geçiş sıcaklığı dışında 6FDA/BTDA-DABA kopoliimidinin yapısal özellikleri poliimidlerinin arasında değer vermektedir. N2, O2, CO2 ve CH4 gazlarının BTDA-DABA poliimidinde, C3H6 ve C3H8 gazlarının ise 6FDA/BTDA-DABA kopoliimidinde çözünürlükleri daha yüksektir. O2/N2, CO2/CH4 ve C3H6/C3H8 gaz karışımlar için 6FDA-DABA poliimidinin ideal çözünürlük seçicilikleri daha yüksektir. Kopoliimidin ve poliimidlerin erişilebilir serbest hacim dağılımını elde etmek için probing test yöntemi uygulanmış ve gazların kinetik yarıçaplarına denk düşen prob değerlerinde erişebilir serbest hacmin azaldığı görülmüştür. Radyal dağılım fonksiyonu sonuçlarına göre, CO2 gazının 6FDA-DABA poliimidinde sorpsiyonu öncelikle imid grubu ve DABA monomerinin hidroksilindeki oksijen atomunda gerçekleşmektedir. Daha yüksek CO2 yüklemelerinde ise gaz ile poliimidin etkileşimi DABA grubunun karbonil ve hidroksilindeki oksijen atomlarında gerçekleşmektedir. CO2 gazının BTDA-DABA poliimidinde sorpsiyonu öncelikle imid grubu ve BTDA monomerinin karbonil köprüsündeki oksijen atomunda gerçekleşmektedir. Daha yüksek CO2 yüklemelerinde ise gaz ile poliimidin etkileşimi DABA grubunun hidroksilindeki oksijen atomlarında gerçekleşmektedir. CO2 gazının 6FDA/BTDA-DABA kopoliimidindeki sorpsiyonu ise öncelikle BTDA-DABA yapısının imid grubu ile BTDA monomerinin karbonil köprüsündeki oksijen atomunda gerçekleşmektedir. Daha yüksek CO2 yüklemelerinde ise imid gruplarındaki azot atomu ile DABA grubunun hidroksilindeki oksijen atomlarında daha güçlü etkileşim gözlenmiştir.

Title

GAS SORPTION IN 3,5-DIAMINOBENZOIC ACID (DABA) BASED POLYIMIDES

Abstract

Polyimides especially aromatic ones are promising materials for gas separation applications due to their outstanding thermal and separation properties which depend on chemical structure. Molecular simulation techniques can be used to obtain theoretical understanding of the relationship between chemical structure and the transport behavior of polyimide membranes. The objective of this study is to predict structure-property and structure-solubility relationships of polyimides at the atomistic level. In accordance with this purpose, structural properties and sorption behaviors of a copolyimide and its polyimides were estimated by using molecular simulation techniques. The polyimides and the copolyimide are comprised of 4,4-hexafluoroisopropylidene-diphthalic anhydride (6FDA) and 3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) as dianhyrides and 3,5- diaminobenzoic acid (DABA) as diamine. The simulations were carried out using the Accelrys Materials Studio software, with all molecular interactions being modeled using the COMPASS force field. The simulation cells of 6FDA-DABA, BTDA-DABA and 6FDA/BTDA-DABA polyimides were constructed and structural properties were estimated with the help of the analysis tools available in the software. Grand Canonical Monte Carlo simulations were applied to estimate the sorption of CO2, CH4, O2, N2, propane and propylene molecules at different temperatures and pressures. Comparison of estimated structural properties with available experimental data in the literature revealed a disagreement for BTDA-DABA. Based on the disagreement, the synthesis and characterization of BTDA-DABA were carried out. The polyimide is characterized by thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), and wide angle x-ray diffraction WA-XRD analyses. Results obtained from experimental study of BTDA-DABA are close to our estimations and also the structural properties of 6FDA-DABA are in good agreement with the data available in the literature. Although polyimides and copolyimide show close structural properties fractional free volume, cohesive energy density, radius of gyration of BTDA-DABA are higher. The glass transition temperature of BTDA-DABA is higher than that value of 6FDA-DABA. The carbonyl bridge of BTDA is considered to be more rigid than hexafluoroisopropylidene bridge of 6FDA. Interchain spacings of 6FDA based polyimide and copolyimide are higher because of bulky bridging group. Except glass transition temperature, structural properties of 6FDA/BTDA-DABA is between its corresponding polyimides. Solubility of N2, O2, CO2 and CH4 in BTDA-DABA matrix and solubility of C3H6 and C3H8 in copolyimide matrix is higher. Ideal solubility selectivities of 6FDA-DABA in O2/N2, CO2/CH4 and C3H6/C3H8 systems are higher than others. The swelling of 6FDA/BTDA-DABA is stronger than its corresponding polyimides after CO2, C3H6 and C3H8 sorption. Probing test method to obtain the accessible free volume distribution of polyimide and copolyimide matrices shows that an increase of the radius of the probing results in a decrease of the accessible free volume. Radial distribution function analyses revealed that CO2 sorption in 6FDA-DABA occurs initially at the imide groups and hydroxyl oxygen site of DABA group, then at higher loadings of CO2, interactions occured strongly in oxygen of carboxyl and hydroxyl of DABA. CO2 sorption in BTDA-DABA occurs initially at carboxyl of benzophenone and imide groups, at high loading preferential sites shifted to oxygen of hydroxyl group of DABA moiety. CO2 sorption in 6FDA/BTDA-DABA occurs initially at the oxygen atoms at carboxyl of benzophenone and imide group of BTDA and in the case of high CO2 loading strong interactions occurs at nitrogen of imide group of BTDA and oxygen of hydroxyl group of DABA.

Anahtar Kelime

poliimid, moleküler dinamik benzetim, Monte Carlo benzetimi, membran

Bilim Kodu

603




Sıra No :11350
Üniversite

506091033

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Yrd. Doç. Dr. Ramazan Kızıl

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Ebru Özkan

Başlık

FT-IR SPEKTROSKOPİSİ KULLANARAK TAHRİBATSIZ TEREYAĞI KALİTESİ DEĞERLENDİRİLMESİ

Özet

Bu çalışmayla 10 farklı bölgeye ait tereyağların baklava yapımına uygunluk açısından sınıflandırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda tereyağı örneklerinin FT-IR spektrumları alınmıştır. Alınan bu spektrumlara kemometrik teknikler olan PLS ve CVA analizleri uygulanmıştır. Analizler neticesinde tereyağı örneklerinin kanonik koordinatların çeşitli bölgelerine yerleştiği gözlemlenmiştir. Bulunan sonuçlar eksperden alınan bilgilerle karşılaştırılmış ve eksper tarafından beğenilen yağın bu yöntemle tespit edilebileceği gösterilmiştir. Bunun yanı sıra, çalışma kapsamında marketlerde satılan tereyağlar aynı yöntemle analiz edilmiş ve en beğenilen yağ olan MST yağıyla benzerlik göstermedikleri için baklava yapımında öncelikli olarak tercih edilmeyecekleri sonucuna varılmıştır. Bu çalışma farklı bir istatistik paketle yinelenmiş ve aynı sonuçlara ulaşılmıştır. Böylece işlemin tekrar edilebilirliği gösterilmiştir. Ayrıca depolamanın sınıflandırılma üzerine etkileri incelenmiş ve sınıflandırma üzerinde ciddi bir etki yaratmadığı görülmüştür. Son olarak, eksper tarafından beğenilen MST yağı için SIMCA modeli oluşturularak diğer bütün yağların bu modelin dışında kaldığı gösterilmiştir.

Title

NONDESTRUCTIVE QUALITY ASSESSMENT OF BUTTER BY USING FT-IR SPECTROSCOPY

Abstract

The aim of this study is classification of 10 different butter samples according to their suitability for baklava production process. Butter samples were analyzed by using FT-IR spectrometer. Different butter samples were discriminated by using PLS-CVA multivariate-statistical analysis. Results showed that butter samples were placed different points of canonical coordinates. Results were compared with the data taken from expert and it was shown that baklava grade butter was determined by using FT-IR and Chemometrics. Moreover butters sold in markets were analyzed by using same methods and it was seen that butters sold in markets were not baklava-grade butter. This study was repeated by using another statistical package and same results were obtained. As a result precision of classification was showed. Also, storage effects on classification were investigated and it was seen that there was no storage effect on classification. Finally, a SIMCA class model was formed from MST butter and it was shown that all used butter samples were out of that class model.

Anahtar Kelime

Tereyağı, FT-IR Spektroskopi, Kemometri

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :11819
Üniversite

506091028

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Nuran DEVECİ-AKSOY

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Banu İYİSAN

Başlık

Enzimatik halka açılması polimerizasyonu ile polikaprolakton sentezi

Özet

Bu çalışma, halkalı bir ester olan ε-kaprolakton monomerinden enzimatik halka açılması polimerizasyonu ile polikaprolakton eldesi üzerine odaklanmıştır. PCL sentezi, farklı taşıyıcılar üzerine immobilize edile enzimlerin katalizörlüğünde gerçekleştirilmiş, ve poliester sentezinde yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu amaçla, öncelikle polimerizasyon işlemi poliester sentez işlemlerinde sıklıkla kullanılan akrilik rezin üzerine immobilize edilmiş candida antarctica lipase B (CALB) enzimi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ticari ismi ‘Novozym 435’ olan bu enzimin reaksiyonda yüksek performans göstermesine rağmen, pahalı olması ve taşıyıcı ile arasındaki bağın zayıflığı çözülmesi gereken bir sorun olarak göze çarpmaktadır. Bu nedenle çalışmanın ikinci kısmında, poliester sentezinde kullanılmak üzere lipaz enzimi farklı taşıyıcılar üzerine immobilize edilmiştir. Çalışmada, taşıyıcı malzeme olarak kitin ve kitosan doğal polimerleri seçilmiştir. Deneysel çalışmanın devamında lipaz enzimi kitin ve kitosan polimerleri üzerine fiziksel adsorpsiyon ve çapraz bağlanma olmak üzere iki farklı yöntem uygulanarak immobilize edilmiştir. Elde edilen enzimlerin performansı polimerizasyon işleminde değerlendirilmiştir. Sonuçta, çapraz bağlanma yöntemi ile immobilizasyon fiziksel adsorpsiyona göre daha etkili olmuştur. Çalışmanın son kısmında elde edilen immobilize enzimlerin etkinliği 60, 70 ve 80 oC olmak üzere üç farklı sıcaklıkta halka açılımı polimerizasyonunda değerlendirilmiştir. Elde edilen polimerlerin NMR ve FTIR analizleri ile yapısal karakterizasyonu yapılmış, DSC analizi ile ısıl özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, sıcaklığın etkisi üretilen polimerlerin molekül ağırlıkları GPC analizi ile belirlenerek gözlenmiştir.

Title

Synthesis of polycaprolactone via enzymatic ring opening polymerization

Abstract

This study focused on PCL synthesis via enzymatic ring opening polymerization of ɛ-CL. It was aimed to develop different immobilized enzymes for PCL synthesis. For this purpose, firstly polymerization reaction was performed with candida antarctica lipase B (CALB) enzyme immobilized on acrylic resin. This enzyme is available commercially (trade name: novozym 435) and often used for polyester synthesis. Although it can catalyze the reaction efficiently, high costs and enzyme leakage problem leads scientists to solve these negative sides of novozym 435. Due to this, in the second part of the study, different supports are used for CALB immobilization in order to obtain efficient catalysts for PCL synthesis. As support material for immobilization process, chitin and chitosan was chosen in this study. Furthermore, immobilization methods were performed by using two different techniques: physical adsorption and cross-linking with gluteraldehyde. Resulting immobilized catalysts were evaluated in polymerization reactions and immobilized lipases via cross-linking with gluteraldehyde were more efficient than physically adsorbed enzymes. This study was concluded with evaluation of immobilized enzymes at three different temperatures (60, 70 ve 80 oC) within a time range for ROP of ɛ-CL. Obtained polymers were characterized by 1H NMR and FTIR analysis. Furthermore, DSC analysis was applied in order to observe thermal behaviors and crystallinity of polymers. Molecular weights and polydispersities of obtained polymers were determined with GPC.

Anahtar Kelime

enzimatik polimerizasyon, polikaprolakton, lipaz, epsilon kaprolakton, kitin, kitosan

Bilim Kodu

603




Sıra No :11600
Üniversite

506091048

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. A. Tuncer ERCİYES

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Nazlı ÇAĞLAR

Başlık

RAFT YÖNTEMİ İLE STİRENLENMİŞ YAĞ ÜRETİMİ

Özet

Yağların modifikasyonu, organik kaplama malzemelerinin film özelliklerini iyileştirmek amacıyla sıklıkla uygulanan bir prosestir. En önemli modifiye yağlardan biri de stirenlenmiş yağlardır. Fakat klasik yöntemle elde edilen stirenlenmiş yağlar, homopolistiren oluşumu nedeniyle istenilen film özelliklerine sahip olamamaktadır. Homopolimerizasyonun önlenmesi için bugüne kadar çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Kontrollü/yaşayan radikal polimerizasyon tekniklerinden biri olan tersinir katılma-ayrılma zincir transfer (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization-RAFT) yöntemi ile homopolimerizasyon önlenebilmekte, polimer yapısının kontrolü ve dar molekül dağılımlı polimerlerin eldesi sağlanabilmektedir. Bu metod ile polimerlerin zincir molekül ağırlıkları ve molekül dağılımları önceden tahmin edilebilmektedir. Yapılan bu çalışmada, öncelikle S-1-Dodesil-S’-(α,α’-dimetil-α”-asetik asit)-tritiokarbonat ve S-S’-Bis(α,α’-dimetil-α”-asetik asit)-tritiokarbonat RAFT ajanları literatüre uygun olarak sentezlenmiştir. Bu RAFT ajanları varlığında bir ve iki karboksil fonksiyonlu polistiren elde edilmiştir. Polimerizasyonda optimum değerler 1/0.01:Stiren/RAFT ajanı oranı kullanılarak 1.5 saat sürdürülen reaksiyon ile elde edilmiştir. Ayçiçek yağından elde ettiğimiz kısmi gliserid 2,4 toluen diizosiyanat ile reaksiyona sokularak katılma ürünü elde edilmiştir. Elde edilen karboksil fonksiyonlu polistiren örnekleri, katılma ürününe eklenerek stirenlenmiş yağ elde edilmiştir. Elde edilen polimer ve stirenlenmiş yağ ürünlerinin moleküler ağırlık ve polidispersiteleri GPC analizi ile gözlenmiştir. FT-IR ve 1H NMR analizleri ile karakterizasyonları yapılmıştır. Termal dayanımlarının ölçülmesi için TGA analizi yapılmıştır. Ürünlerin film özellikleri uygun standartlara göre incelenmiştir. Elde edilen polimer ve stirenlenmiş yağ örneklerinin düşük polidispersiteye (<1.5) sahip oldukları gözlenmiştir. Stirenle modifiye edilmiş yağın kısa sürede kuruyan; alkali, asit ve suya dayanıklı filmler verdikleri görülmüştür. Yapıdaki yağ oranının artması filmlerin yapışma ve esneklik özellikleri iyileştirmiştir. En iyi filmler ortamda %10 hidroksil grubu serbest bırakılarak 1/0.5/0.11:kısmi gliserid/TDI/polistiren(bir karboksil fonksiyonlu) ve 1/0.48/0.06:kısmi gliserid/TDI/polistiren(iki karboksil fonksiyonlu) mol oranı kullanılarak elde edilen stirenlenmiş yağlarda gözlenmiştir.

Title

STYRENATED OIL PRODUCTION BY RAFT METHOD

Abstract

The modification of oils is the process which is frequently applied to improve the film properties of organic coating materials. One of the important modified oils is the styrenated oils. However, styrenated oils which produced by classical method don’t show good film properties because of homopolystyrene formation. On the purpose of preventing the homopolymerization, various methods have been developed until now. Homopolymerization can be stopped, polymer structure can be controlled and polymers with narrow polydispersities can be obtained by Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization (RAFT) method which is one of the controlled/living free radical polymerization techniques. Chain molecule weights and polydispersities of polymers could be presupposed by means of this method. At this study, firstly, S-1-Dodecyl-S’-(α,α’-dimethyl-α”-acetic acid)-trithiocarbonate ve S-S’-Bis(α,α’-dimethyl-α”-acetic acid)-trithiocarbonate RAFT agents were synthesized according to literature. Mono and dicarboxyl functionalized polystyrene was derived by using this RAFT agents. Optimum values of polymerization were obtained after the reaction with 0.1/0.01:Styrene/RAFT agent ratio for 1.5 hour. Addition product was gained by the reaction of partial glyceride produced from sunflower oil and 2,4 toluene diisocyanate. Styrenated oil was derived by combining the carboxyl functionalized polystyrene to the addition product. Molecular weight and polydispersities of the polymers and styrenated oil samples were viewed by GPC analysis. FT-IR and 1H NMR were used for structured lighting. Thermal resistances were observed by TGA analysis. Film properties of the products were searched according to related standarts. It is viewed that obtained polymers and styrenated oil samples have low polydispersities (<1.5). Styrene modified oils gave good films which were short time-dried; resistant to alkaline, acid and water. Increasing oil ratio in the structure improved the adhesion and flexibility of the films. The best films were seen at the samples which were produced with 1/0.5/0.11:partial glyceride/TDI/polystyrene (mono carboxyl functionalized) and 1/0.48/0.06:partial glyceride/TDI/polystyrene(di carboxyl functionalized) by releasing %10 free hydroxyl group in the medium.

Anahtar Kelime

RAFT, RAFT polimerizasyonu, tritiokarbonat, yağın stirenlenmesi, yağ

Bilim Kodu

603




Sıra No :11279
Üniversite

506081033

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Serdar YAMAN

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Fulya ULU

Başlık

SOMA DENİŞ KÖMÜRÜ VE AYÇEKİRDEĞİ KABUĞU YARIKOKUNUN BİRLİKTE BRİKETLENMESİ

Özet

Ülkemizde birçok ülkede olduğu gibi enerji ihtiyacının büyük bir bölümü kömürden karşılanmaktadır. Türkiye’de bulunan linyit türlerinin çoğu; kül, kükürt ve nem içeriği yüksek, ısıl değeri ise az olan, düşük kaliteli linyitlerdir. Türk linyitleri kırılgan bir karaktere sahip olduğundan, kolayca tozlaşmaktadır. Briketleme işlemi, yenilenemeyen bir enerji kaynağı olan kömürün daha verimli kullanılmasını sağlayan bir yöntemdir. Bu çalışmada ısıl değeri düşük olan; Soma Deniş yöresinden çıkarılan tüvenan tipi kömürün yakıt olarak veriminin arttırılması için briketleme çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla ayçekirdeği kabukları karbonize edilerek karbonizasyon katı ürünü kömür ile karıştırılmış ve bağlayıcı olarak karbonizasyon sıvı ürünü kullanılmıştır.

Title

CO-BRIQUETTING OF SOMA DENIS LIGNITE WITH SUNFLOWER SEED SHELL CHAR

Abstract

As in many countries, large part of energy need in our country is met by coal. However, the most of the Turkish coals are low quality lignite which have high ash, sulfur and moisture contents and low calorific value. Turkish lignites are easily break up because of it has fragile character. This fragile character causes problems during storage, transportation, and handling. Briquetting of the dusts of lignite offers a special opportunity for more efficient usage of this energy source. In this study, some briquetting experiments have been performed to increase the effectiveness of Soma Denis lignite which has low calorific value. For this purpose, sunflower seed shells were first carbonized, and then the solid product of which were blended with lignite. This blend was used in the briquetting experiments in which the liquid product of carbonization was used as a binder.

Anahtar Kelime

Briketleme, Karbonizasyon, Soma Deniş Kömürü, Ayçekirdeği Kabuğu Yarıkoku

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11838
Üniversite

506091035

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hasancan OKUTAN

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Elif Güzel

Başlık

ENDÜSTRİYEL ATIKLARIN GAZLAŞTIRILMASI VE GAZLAŞTIRMA PROSESİ KATI ÇIKTILARININ (CHAR, SİKLON TOZU VE KLİNKER) KARAKTERİZASYONU

Özet

Dünyada hızla artan nüfus, gelişmekte olan teknoloji ve endüstriyel faaliyetlere paralel olarak ciddi bir atık üretimi söz konusudur. Atık yönetiminde, atıkların hacimsel olarak azalmalarını sağlamak ve enerji geri kazanımı için değerlendirilmeleri amacıyla gazlaştırma teknolojisi tercih edilen termal işlemlerden biridir. Gazlaştırma teknolojisi organik bileşenlerin oksijence fakir ortamda termokimyasal olarak bozunması prosesidir. Açığa çıkan gaz CO ve H2 açısından zengindir ve “Yapay Gaz” olarak adlandırılmaktadır. Yapay gaz tekrar yakılabilir özelliktedir, enerji, kimyasal madde ve yakıt üretimi amacıyla değerlendirilebilir. Bu tez çalışması kapsamında, çoğunlukla tehlikeli atıklardan oluşan endüstriyel atıkların gazlaştırılması ve gazlaştırma prosesi katı çıktılarının (char, siklon tozu ve klinker) karakterizasyon çalışması yapılmıştır. Gazlaştırıcılara beslenen atıkların, oluşan char ve gaz temizleme siklonundan alınan tozların nem, kül ve ısıl değerleri belirlenerek reaktör verimi hesaplanmıştır. Atıkların, char ve siklon tozu örneklerinin metal analizleri için EPA 3050B yöntemi ile çözeltileri hazırlanmıştır. Reaktörlerde bir işletme problemi olarak oluşan klinker örneklerinin Soda Eritiş Yöntemi ve Yaş Metod ile yapılarındaki SiO2 miktarı tayin edilmiştir. Char ve siklon tozlarının Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği Ek-11A’da yer alan kriterlere göre değerlendirilebilmeleri için su özütleme (Leach) testleri yapılmıştır. Char, siklon tozu ve klinker numunelerinin yapısal bileşenlerinin incelenmesi amacıyla XRF ve XRD analizleri yapılmıştır. SEM analizi ile char numunelerinin yüzey yapısı incelenmiştir.

Title

INDUSTRIAL WASTE GASIFICATION AND THE CHARACTERIZATION OF SOLID EFFLUENTS (CHAR, CYCLONE DUST AND CLINKER) OF GASIFICATION PROCESS

Abstract

A significant amount of waste is produced in parallel with the increase of both population in the world and developments in technology and industrial activities. Gasification technology is a preferred thermal process not only for reduction of volumetric capacity of waste materials but also to evaluate them in energy recovery. The gasification process is the thermochemical degradation of organic components with starved oxygen. The resulting gas mostly consists of CO and H2 is called as “Synthetic Gas” which is combustible and can be utilized for energy, chemical raw material or liquid fuel production. In the scope of this study, the gasification of industrial waste materials, which mostly includes hazardous wastes, and the characterization of solid effluents such as char, dust observed from gas cleaning cyclone and clinker resulting from gasification process are investigated. The moisture, ash content and heating values of wastes fed to the gasifiers, char and cyclone dust samples are determined and reactor efficiency is calculated. The solutions of waste, char and cyclone dust are prepared according to EPA 3050B method for metal analyses. The clinker samples, which exist as operating problem in gasifiers, are examined for SiO2 content by both Alkali Roasting and Gravimetric Methods. The leaching tests of char and cyclone dust are performed for comparison with the criterions in Turkish Hazardous Waste Control Regulation Appendix-11A. XRD and XRF analyses are performed for the investigation of structural components of char, cyclone dust and clinker samples. SEM analysis is performed for the examination of char surface.

Anahtar Kelime

Endüstriyel atık, Tehlikeli atık, Gazlaştırma, Karakterizasyon

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11798
Üniversite

506091039

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hanzade AÇMA

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Fatih ÇAKIROĞLU

Başlık

ADANA TUFANBEYLİ LİNYİT KÖMÜRÜNÜN FARKLI ATMOSFERLERDE ÜRETİLEN YARI KOKLARININ KISMİ OKSİDASYONU

Özet

Bu çalışmada yakma sistemlerinden açığa çıkan CO2’nin tekrar kullanılabilirliği incelenmiştir. Çalışmada yeni bulunan yüksek rezervli düşük kaliteli Adana Tufanbeyli linyit kömürü seçilmiştir. Seçilen kömürden oksijenle zenginleştirilmiş yakma sistemlerinden açığa çıkan CO2’yi kullanarak kaliteli katı ve gaz yakıt üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla Adana Tufanbeyli linyit kömürü numunesinden CO2 ve N2 atmosferlerinde yarı-kok üretimi gerçekleştirilmiş ve üretilen yarı-koklar farklı oksidatif atmosferlerde gazlaştırılarak CH4 ve H2S analizleri gerçekleştirilmiştir.

Title

PARTIAL OXIDATION OF CHARS PRODUCED FROM ADANA TUFANBEYLI LIGNITE UNDER DIFFERENT ATMOSPHERES

Abstract

In this study, reuse of CO2 from combustion systems were investigated. A low graded lignite from Adana Tufanbeyli deposits of Turkey, which has high reserves that has newly been found, was selected to produce high quality solid and gaseous fuels by using CO2 from combustion systems enriched with oxygen. For this purpose, char production from Adana Tufanbeyli lignite sample was achieved under the atmospheres of CO2 and N2, obtained chars were gasified under different oxidative atmospheres, and composition of CH4 and H2S was detected due to the temperature.

Anahtar Kelime

Yarı-kok, Kısmi Oksidasyon, Oksijenle Zenginleştirilmiş Yakma

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11977
Üniversite

506091059

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Reha YAVUZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Zeynep KAYSERİLİ

Başlık

KARBON NANOTÜPLER İLE BAZI FENOL BİLEŞİKLERİNİN GİDERİLMESİ

Özet

Bu çalışmada, Bisfenol A (BPA) ve 4-Nitrofenol (4-NP) fenolik bileşiklerinin, üretilen ve daha sonraki aşamada saflaştırılan çok duvarlı karbon nanotüpler (ÇDKNT) ile sistematik olarak gerçekleştirilen adsorpsiyonunu kapsamaktadır. Bu çalışmanın temel hedefi, seçilen fenolik bileşiklerin karbon nanotüpler ile adsorpsiyon davranımını incelemek ve laboratuar ortamında hazırlanan çok duvarlı karbon nanotüplerin adsorpsiyon verimliliğini ortaya koymaktır. ÇDKNT üretimi, kimyasal buhar birikimi yöntemi ile akışkan yatak sisteminde karbon kaynağı olarak asetilen gazı, katalizör malzemesi olarak demir nitrat ve magnezyum oksit kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Üretilen ÇDKNT yapıları, sıvı faz oksidasyon yöntemi ile saflaştırılmıştır. Fenolik bileşiklerin adsorpsiyon davranımını gözlemlemek için süre, pH, sıcaklık ve adsorban miktarının etkisi incelenmiştir. Adsorpsiyon sürecinin, incelenen bazı parametrelere bağımlı olduğu, ÇDKNT yapısının içerdiği metalik katalizörün bu süreci engellediği tespit edilmiştir. Saflaştırılmış ÇDKNT numunesi ile yapılan çalışmalarda, adsorpsiyon kapasitesinin önemli ölçüde arttırıldığı gözlenmiştir. Denge durumundaki deneysel verilerin değerlendirilmesi için Freundlich, Langmuir ve Temkin izotermleri uygulanmıştır. Her iki bileşiğin deneysel verilerinin Freundlich modeli ile uyum sağladığı tespit edilmiştir.

Title

REMOVAL OF PHENOLIC COMPOUNDS BY CARBON NANOTUBES

Abstract

In this study, adsorption of phenolic compounds Bisphenol A (BPA) and 4-Nitrophenol (4-NP) by pristine and purified MWCNTs has been studied systematically. The ultimate goal of this study was to reveal the adsorption behaviour of BPA and 4-NP compound on MWCNTs and determine adsorption efficiency of the MWCNTs prepared in our laboratories. MWCNTs are prepared by using chemical vapour deposition (CVD) of acetylene in argon flow on a magnesium oxide powder impregnated with an iron nitrate solution. Pristine MWCNTs were purified by liquid phase oxidation method. Adsorption behaviors of phenolic compounds were studied by varying parameters such as agitation time, pH, temperature, and mass of MWCNTs. It was observed that adsorption was dependent some parameters examined and impurities that MWCNTs contain interfere the adsorption mechanism. Purification of MWCNTs enhanced the adsorption capacity dramatically. The Freundlich, Langmuir and Temkin models were applied to define adsorption equilibrium and it was found that the experimental data fitted very well to Freundlich model for both phenolic compounds.

Anahtar Kelime

ÇDKNT,adsorpsiyon,bisfenol a,4-nitrofenol

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11768
Üniversite

506091036

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Zeynep Selma Türkay

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Emine Buket Şeran

Başlık

YAĞLI TOHUMLARA UYGULANAN ULTRASONİK DESTEKLİ ÖN İŞLEM İLE SOĞUK PRES YAĞLARINDA VERİM VE KALİTENİN ARTTIRILMASI

Özet

Bu çalışmada, tüketicilerin yüksek biyoaktif bileşen içerikleri nedeniyle tercih ettikleri soğuk pres yağlarında verim ve kalitenin arttırılması için geleneksel olarak uygulanan yöntemlere daha etkili bir alternatif sağlamak amacıyla bu metotla yağ üretiminde kullanılacak olan söz konusu yağlı tohuma ultrasonik destekli bir ön işlem uygulaması önerilmiştir. Bu amaç doğrultusunda, kolza ve çörek otu tohumlarına etanollü ortamda ultrasonik etki uygulanmış, ön incelemelerin ardından bu etkinliği değiştirebileceği düşünülen parametrelerle farklı uygulamalar yapılarak tüm sonuçlar değerlendirilmiştir. Elde edilen soğuk pres yağlarının verim, asit değeri ve oksidasyon stabilitesi ölçümleriyle söz konusu ön işlemin etkinliği hakkında bilgi edinilmiştir. Çalışmada önerilen ön işlemin yağ kalitesine tartışmasız olumlu etkisi (arzu edilen daha yüksek oksidasyon stabilitesi ve daha düşük asit değeri) çalışmanın deneysel sonuçlarından görülmüştür. Ön işlemin verim artışı da sağladığı saptanmış; ancak elverişsiz koşullar nedeniyle bu artış için sayısal bir değer verilememiştir.

Title

IMPROVING THE YIELD AND QUALITY OF COLD PRESSED OILS BY ULTRASOUND ASSISTED PRETREATMENT OF OILSEEDS

Abstract

In this study, ultrasound assisted pretreatment is offered to create a more effective alternative to conventional methods to improve the yield and quality of cold pressed oils which are preferred typically by consumers because of their high content of bioactive compounds. In line with this purpose, rapeseeds and black cumin seeds were exposed to ultrasonic pretreatment in the ethanol media. After preliminary experiments, parameters that could be expected to have an effect on this pretreatment’s efficiency were changed and different experiment sets were planned. Yield, acid value and oxidation stability measurements of extracted cold pressed oils inquired about aforesaid pretreatment’s efficiency. It is concluded that, proposed pretreatment within the scope of this study have had incontrovertible positive effects on quality of cold pressed oils (increased oxidation stability and decreased acid value). Besides this, yield increase was determined; but because of incapable conditions no quantitative result could be given.

Anahtar Kelime

Yağlı tohumlar, Soğuk pres yağları, Ultrasonik destekli ön işlem.

Bilim Kodu

6030000




Sıra No :11764
Üniversite

506091038

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Yüksel AVCIBAŞI GÜVENİLİR

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Erhan ÖZSAĞIROĞLU

Başlık

ENZİMATİK POLİMERİZASYON İLE SENTEZLENEN POLİKAPROLAKTONA REAKSİYON KOŞULLARININ ETKİSİNİN VE POLİKAPROLAKTONUN BİYOBOZUNURLUĞUNUN İNCELENMESİ

Özet

Bu çalışmada Candida antarctica lipaz enzimi ile polikaprolaktonun farklı reaksiyonlarda halka açılması polimerizasyonuyla sentezlenmesi ve sentez polimerlerin biyobozunurluğu araştırılmıştır. Polimerizasyonda farklı çözücü türleri, değişik sıcaklıklar ve reaksiyon süreleri denenmiştir. Burada amaç polimerizasyonun en iyi gerçekleştiği şartların sentez polimerlerin karakterizasyonları yapılarak karşılaştırılmasıdır. Enzimatik halka açılması polimerizasyonunda yüksek dönüşüm oranları, molekül ağırlıkları ve güçlü bağ yapılarında polikaprolaktonlar elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise sentez polikaprolakton ile ticari polikaprolaktonun biyobozunurluklarının karşılaştırılması yapılmıştır. Biyobozunma deneylerinde enzim çözeltileri tekli veya kokteylleri halinde, esteraz, lipaz ve proteaz türevi enzimler kullanılmıştır. İki farklı polikaprolakton kullanılmasının sebebi sentez ve ticari polimerlerin bozunma oranları ve hızlarının karşılaştırmasını yapmaktır. Ayrıca hidrolitik bozunmaya karşı polimerlerin dirençlerini ölçmek amaçlı fosfat tampon çözeltilerindeki bozunmalar da araştırılmıştır. Sentez polikaprolaktonun daha iyi biyobozunur olduğu görülürken hidrolize karşı daha dirençli çıkmıştır.

Title

INVESTIGATION OF EFFECTS OF REACTION MEDIUMS ON POLYCAPROLACTONE SYNTHESIS BY ENZYMATIC POLYMERIZATION AND ITS BIODEGRADATION

Abstract

In this study, synthesis of polycaprolactone with different reaction mediums and biodegradation mechanism of polycaprolactone were investigated. Different solvent types, temperatures and reaction times were tried on polymerization. Thus, optimum polymerization conditions were compared by characterization of synthesis polymers. High conversion rates, molecular weights and strong chain structure at polycaprolactone samples were obtained with enzymatic ring opening polymerization Secondly, biodegradation of synthesis and commercial polycaprolactone samples were compared. Enzyme solvents were used single or enzyme cocktail mixtures; esterase, lipase and protease enzyme types on biodegradation reactions. Synthesis and commercial polycaprolactone samples were used because biodegradation rates and biodegradation mechanisms were compared with different polycaprolactone which were derived different polymerization ways. Moreover, for investigation of hydrolytic degradation, polymer films were kept in phosphate buffer solutions. Synthesis polycaprolactone were more biodegradable, but were more resistant hydrolytic degradation.

Anahtar Kelime

Candida antarctica lipaz, Polikaprolakton, Halka açılması polimerizasyonu, Biyobozunma

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :11745
Üniversite

506041015

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Moiz Elnekave

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Temmuz

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Başak Yurtseven

Başlık

KUATERNER AMİN BİLEŞİKLERİ İLE MODİFİYE EDİLEN KLİNOPTİLOLİTİN Cr(VI) TUTMA KAPASİTESİNİN BELİRLENMESİ

Özet

Bu çalışmada kuaterner amin grubundan olan ODTMA ve HDTMA ile modifiye edilen klinoptiolitin Cr(VI) tutma kapasitesi incelenmiştir. Yürütülen deneylerde temas süresi, pH, başlangıç Cr(VI) konsantrasyonu, adsorban dozu gibi parametrelerin klinoptilolitin Cr(VI) tutma kapasitesi ve giderim verimi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Modifikasyon işlemi sonucunda ODTMA’nın HDTMA’a oranla klinoptilolit yüzeyine daha fazla miktarda adsorblandığı tespit edilmiştir. Cr(VI) giderim deneylerinde ise pH, başlangıç krom konsantrasyonu, temas süresi, adsorban dozu gibi parametrelerin ODTMA ve HDTMA ile modifiye edilen klinoptilolitler Cr(VI) tutma kapasitesine benzer etkilerde bulunduğu tespit edilmiştir. Yapılan kinetik çalışma sonucunda modifiye klinoptilolitlerin Cr(VI) adsorpsiyonun 1.dereceden Lagergren eşitliğine uyduğu görülmüştür. Adsorpsiyon izotermlerine uygunluğunun değerlendirildiği çalışmada ise modifiye edilen klinoptilolitlerin Cr(VI) adsorpsiyonun Langmuir izotermine uyduğu belirlenmiştir.

Title

DETERMINATION OF Cr(VI) UPTAKE CAPACITY OF CLINOPTILOLITE MODIFIED BY QUATERNARY AMINE COMPOUNDS

Abstract

In this study, Cr(VI) uptake capacity of clinoptilolite modified by ODTMA and HDTMA is investigated. Experiments were conducted in order to evaluate the effects of parameters such as pH, initial Cr(VI) concentration, contact time, adsorbent dose on Cr(VI) uptake and removal efficency of modified clinoptilolite. It is observed that ODTMA is adsorbed on clinoptilolite better than HDTMA as a result of the modification process. In Cr(VI) removal experiments, it is seen that parameters such as pH, initial Cr(VI) concentration, contact time and adsorbent dose have similar effects on ODTMA and HDTMA modified clinoptilolites. As a result of the kinetic study, it is determined that Cr(VI) adsorption on modified zeolites fitted first order Lagergren equation. As result of the adsorption isotherm study, it is seen that Cr(VI) adsorption on modified clinoptilolite fitted Langmuir isotherm best.

Anahtar Kelime

klinoptilolit, adsorpsiyon, zeolit, krom, modifikasyon

Bilim Kodu

6030304




Sıra No :11744
Üniversite

506081003

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Yüksel GÜVENİLİR

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Ayşen AKTÜRK

Başlık

UV İLE KÜRLENMİŞ AKRİLAT OLİGOMERLERİNİN ENZİMATİK BİYOBOZUNURLUĞUNUN İNCELENMESİ

Özet

Her gün kullanılmakta olan sentetik polimerlerin yapısına oligomer katılması ile polimerin biyobozunurluğunu değiştirebilmektedir. UV ile kürlenen reçineler kaplama endüstrisi, grafik sanatları ve mikroelektronik gibi pek çok alanda kullanılırlar. UV ile kürlenen sistemler kürlenmiş filmin özelliklerini belirleyen oligomerleri ve ko-monomerleri içerirler. Hiper dallanmış polimerler UV ile kürlenen sistemlerde oligomer olarak kullanılmaktadırlar. Sunulan tez çalışmasında UV ile kürlenen akrilat oligomerlerinin yapısına hiper dallanmış poliester akrilat oligomerlerinin eklenmesinin biyobozunurluk üzerindeki etkisi Fourier Kızılötesi Dönüşüm Spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel Termogravimetri (DTG) ve Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DSC) eğrileri ile izlenmiştir ve biyobozundurma çalışmalarında kullanılan polimerlerin enzimatik etkilere karşı dayanıklılığı saptanmıştır.

Title

ENZYMATIC BIODEGRADATION STUDY OF UV CURED ACRYLATE OLIGOMERS

Abstract

Synthetic polymers are used in daily life for many applications and their biodegrability can change by means of adding oligomers to their chemical structure. UV curable resins are being used in various applications mainly in the coatings industry, graphic arts and microelectronics. UV curable composition contains oligomers and co-monomers, which determine the properties of cured films. Hyperbranched polymers have been considered for use as oligomers in radiation curable systems. The enzymatic degradation of these polymers has been monitored by means of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Thermogravimetry (DTG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The enzyms’ effects on the polymers used in biodegradation study were investigated.

Anahtar Kelime

Akrilat polimerler, Biyobozunma, Enzimler

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :11721
Üniversite

506081032

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Hanzade AÇMA

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Emine Topsak

Başlık

PİROLİTİK PROSESİN BİYOKÜTLENİN YAPISAL ÖZELLİKLERİNE VE FONKSİYONEL GRUP DAĞILIMINA ETKİSİ

Özet

Ülkemizin artan enerji ihtiyacını karşılayabilmek için yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı giderek önem kazanmaktadır ve yenilenebilir enerji kaynaklarımız içerisinde biyokütle önemli bir potansiyele sahiptir. Biyokütle, fosil yakıtlarla kıyaslandığında daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu nedenle, biyokütleden enerji üretebilmek amacıyla uygun proseslerin seçimi (piroliz, gazlaştırma, sıvılaştırma, yakma) önemlidir. Holoselüloz, lignin, ekstraktif maddeler, biyokütlenin ana bileşenleri olmakla birlikte, biyokütlede farklı oranlarda ve türlerde bulunur. Bu maddelerin termal dönüşüm proseslerindeki davranımları farklıdır. Bu çalışmada, biyokütlenin yapısal bileşenlerinin pirolitik şartlardaki termal davranımı ve fonksiyonel grup dağılımları incelenmiştir. Biyokütle numunesi olarak, tarımsal atık (ayçiçeği sapı ve tablası), endüstriyel atık (kayısı çekirdeği), ve enerji ormancılığında kullanılan ağaç türü (melez kavak) seçilmiştir. Biyokütle numunelerinin alkol-benzen ekstraksiyonu ile ekstraktif maddeleri giderildikten sonra holoselüloz ve lignin ayrı ayrı izole edilmiştir. Biyokütle ve yapısal bileşenlerine kısa analiz, ısıl değer, termal analizler (TG, DTG, DTA, DSC), amorf ve kristal yapıların tayini için XRD analizleri, inorganik yapıların tayini için ise XRF analizleri gerçekleştirilmiştir. Biyokütle numunelerinin ve yapısal bileşenlerinin inert atmosferde gerçekleştirilen termal analizlerinden elde edilen DTG eğrilerinden uçucu maddelerin çıkmaya başladığı, uçucu madde çıkışının maksimum olduğu, sonlandığı ve ağırlık kaybının sabitlendiği karakteristik sıcaklıklar belirlenmiştir. Biyokütle ve yapısal bileşenlerinden azot atmosferinde 10oC/dak. ısıtma hızıyla belirlenen sıcaklıklarda yatay boru fırında yarıkoklar üretilmiş ve fonksiyonel grup dağılımlarını belirlemek amacıyla FTIR analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca; üretilen yarıkokların fiziksel ve yapısal özelliklerinin incelenmesi amacıyla BET ve SEM teknikleri de uygulanmıştır.

Title

PYROLYSIS PROCESS EFFECTS ON THE STRUCTURAL PROPERTIES OF BIOMASS AND ITS FUNCTIONAL GROUP DISTRIBUTION

Abstract

The use of renewable energy sources to meet the growing energy needs of our country become increasingly important. Biomass has a considerable potential in our renewable energy sources. Biomass has a low energy intension when it is compared to fossil fuels. Therefore, it is important to choose appropriate thermal processes (pyrolysis, gasification, liquefaction, combustion) in order to generate energy from biomass. Holocellulose, lignin and extractive compounds are the major constituents of biomass which are present in different ratios and different species. Also, they have different thermal behaviours in thermal processes. In this study, under pyrolytic conditions, the thermal behaviours and the functional group distributions of structural components of biomass were investigated. Agricultural crop (sunflower stalk and stover), industrial waste (apricot stone) and energy forestry biomass (hybrid poplar) were used as biomass samples. Holocellulose and lignin were isolated from samples seperately, after the extractive matter removal by alcohol-benzene extraction. Proximate analysis, calorific value analysis, thermal analyses (TG, DTG, DTA, DSC), XRD analyses for detecting crystallinity and amorph structures, XRF analyses for detecting inorganic species of biomass samples and their structural components were performed. The characteristic pyrolysis temperatures as the beginning of the volatile matter release, the maximum volatile matter release, the end of the volatile matter realease, and the end of the weight loss temperatures were determined from DTG curves of thermal analysis, which was performed under inert atmosphere. The biochars were produced at the determined temperatures under nitrogen atmosphere with a heating rate 10oC/min in horizontal tube furnace. FTIR analyses were performed to investigate the functional group distribution of produced biochars. In addition, BET and SEM analyses were performed to investigate the physical and structural features of produced biochars.

Anahtar Kelime

biyokütle, enerji, piroliz, holoselüloz, lignin

Bilim Kodu

603




Sıra No :11709
Üniversite

506081040

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hüsnü Atakül

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Şiringül Ay

Başlık

SENTEZ GAZININ TEMİZLENMESİ:H2S-KATRAN GİDERİMİ VE GAZ ŞARTLANDIRMA

Özet

Ülkenin gelişmişlik düzeyi ekonomik ve sosyal seviyesiyle direk olarak ilişkilidir. En önemli faktörlerden biri, sürekli gelişme için gereklilik arz eden, enerjidir. Türkiye’de nüfus günden güne artmakta ve buna paralel olarak enerji ihtiyacı artmaktadır. Bu problemin çözümü için Türkiye sıvı yakıt üretimi için linyit madenlerini kullanabilir. Sıvı yakıt üretimi için ilk olarak linyit gazlaştırılmalıdır. Türk linyitleri önemli miktarda sülfür ihtiva etmektedir. Gazlaştırma prosesinden gelen gazlar çoğunlukla H2S ve katran içermektedir. H2S oldukça korozif ve zehirli bir gazdır ve boru hatlarında korozyona sebep olur. Ayrıca FT ve katran giderim katalizörleri gibi katalitik sistemler 1 ppmv’den yüksek sülfür varlığında kolayca etkinliğini kaybeder.Sıcak gazdan sülfürün uzaklaştırılması için genellikle metal oksitler kullanılır. Sıcak gaz temizleme prosesi için diğer bir problem de katrandır. Katran boru hatlarında yoğuşur ve tıkanıklığa sebebiyet verir. Katran giderimi için fiziksel ve katalitik sistemler bulunmaktadır. Katalitik sistemler daha ucuzdur ve bu sistemlerde herhangi bir atık problemi oluşmaz. FT sentezine gönderilecek olan gaz kompozisyonunda H2/CO oranı ≥ 1 olmalıdır. Bu yüzden gaz temizleme ünitesinden gelen gaz karışımı FT sentezinden önce işlenmeli ve gaz kompozisyonu ayarlanmalıdır. Bu amaç doğrultusunda temizlenmiş gaz karışımı FT sentezinden önce gaz şartlandırma ünitesine gönderilir. Bu ünitede gaz kompozisyonunun ayarlanması için çeşitli su gazı dönüşüm katalizörleri kullanılır. Bu çalışmada sülfür ve tar giderimi için Türkiye’nin Eskişehir bölgesinden tedarik edilen dolomit kullanılmıştır. Dolomitin sülfür giderme kapasitesi farklı sıcaklık, farklı H2S yüklemesi, farklı GHSV ve farklı gaz kompozisyonları için incelenmiştir. Sülfür giderim kapasitesinin sülfür konsantrasyonuyla yakından ilişkili olduğu gözlenmiştir. 200 ppmv’in altındaki düşük sülfür konsantrasyonlarında, sülfürün %20 - %30’u dolomit tarafından tutulmuştur. 1500-2000 ppmv civarındaki yüksek H2S konsantrasyonlarında, dolomitin sıcak gazdaki sülfürün %90’ını giderebildiği görülmüştür. Dolomitle sulfur tutma prosesi esnasında besleme gazında CO ve CO2’nin eşzamanlı olarak bulunması 8-10 ppm değerine kadar COS oluşumuna neden olmuştur. Buna ek olarak, besleme gazında doğal gaz eklendiğinde, reaktör çıkış gazında eser miktarda etil merkaptan tespit edilmiştir. Dolomitin en iyi sulfur tutma performansının 750°C – 800°C ve GHSV=5000 h-1 de olduğu görülmüştür. Katran giderimi çalışmaları için katran benzen, toluen ve ksilen şeklinde simüle edilmiş ve bu karışım buharlaştırıldıktan sonra gaz temizleme sistemine gönderilmiştir. Dolomitle gerçekleştirilen çalışmalarda 750C’de ksilen çoğunlukla benzene ve kısmen de toluene dönüşmüştür. Dolomite çalışmalarına ek olarak ticari bir değerli metal katalizörünün katran dönüştürme aktivitesi farklı sıcaklık ve katran yükünde incelenmiştir. Seçici suhar dönüşümü ve buhar dönüşümü reaksyonlarıyla ilişkili olarak buhar dealkilasyon reaksiyonlarının baskın olduğu gözlenmiştir. Seçici buhar dönüşümü ve ksilen dealkilasyonu derecesi 350-750°C sıcaklık aralığında artmıştır. Ayrıca ksilen dönüşümünün beslenen katran yüküne son derece bağlı olduğu gözlenmiştir. Sülfür ve katran giderim çalışmalarının ardından gaz şartlandırma çalışmaları dört farklı ticari katalizör kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda katalizörlerin aktiviteleri farklı gaz kompozisyonları, sıcaklık, GHSV ve Buhar/CO oranlarında test edilmiştir. Çalışmalar 20000 – 75000 h-1 aralığında gerçekleştirilmiş ve 50000 h-1 optimum GHSV değeri olarak belirlenmiştir. Buhar/CO oranı artırıldığında CO dönüşümü artmıştır. Buhar/CO ve sıcaklık artırıldığında su gazı dönüşün reaksiyonunun Boudouard reaksiyonundan daha baskın olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca H2/CO oranının su gazı dönüşüm reaksiyonundaki dönüşüm için iyi bir ölçüt olduğu görülmüştür. Boudouard reaksiyonu ve koklaşmanın düşük sıcaklıklarda, özellikle 250°C ve 300 C arasında olduğu gözlenmiştir. Buna ek olarak, katalizör 400°C’den yüksek sıcaklıklarda yüzeyde meydana gelen aglomerasyondan dolayı aktivitesini kaybetmiştir.

Title

SYNTHESIS GAS CLEANING: H2S-TAR REMOVAL AND GAS CONDITIONING

Abstract

The development level of a country is directly relates to its economic and social level. One of the most improtant factor is energy, which is the requirement of sustainable development. In Turkey population increases day to day and paralel to this energy demand increases. For the solution of this problem Turkey may use its lignite mine for the liquid fuel production. For liquid fuel production firstly lignite should be gasified. Turkish lignites contains significant amount of sulfur. Gases from the gasification process mostly contain H2S and tar. H2S is a very corrossive and poisonous gas and causes corrosion of the pipe lines. Also the catalytic systems such as FT and tar removal catalysts are easily deactivated in the presence of sulfur higher than 1 ppmv. Generally metal oxides are used for the removal of sulfur from hot gas. Tar is the another problem for the hot gas clean up processes. It condenses in the pipelines and causes obstruction. There are physical and catalytic systems for tar removal. Catalytic systems are cheaper and there is no waste promlem for these systems. The gas composition which is sent to the FT synthesis should have a H2/CO ratio ≥ 1. Therefore the gas mixture which come from the gas clean up unit should be operated before the FT synthesis and the gas composition should be adjusted. For this purpose cleansed gas mixture is sent to the gas conditioning unit before the FT synthesis. In this unit, various water gas shift catalysts are used for the adjustment of gas composition. In this study dolomite which was supplied from Eskişehir region of Turkey was used for the sulfur and tar removal studies. The sulfur removal capacity of dolomite was investigated at different temperatures, H2S load, GHSV and for different gas compositions. Sulfur removal efficiency seems to be highly dependent on sulfur concentration. At low sulfur concentrations, namely below 200 ppmv, 20% - 30% of sulfur was captured by dolomite. In case of high inlet H2S concentrations of around 1500-2000 ppmv, dolomite seems to be able to remove 90% of sulfur from hot gases. Simultanous presence of CO and CO2 in the feed gas results in COS formation up to 8-10 ppm in sulfur soption process by dolomite. In addition, when natural gas was added to the feed gas, trace amount of ethyl mercaptane were detected in the reactor outlet gas stream. The best sulfur adsorption performance of dolomite seem to be achieved at 750°C – 800°C and with GHSV=5000 h-1. For tar removal studies tar was simulated as benzene, toluene and xylene and this mixture was sent to the clean up system after evaporated. In the studies which was performed by dolomite, xylene was converted mostly into benzene and partly into toluene at 750°C. In addition to dolomite studies tar reforming activity of a commercial precious metal based catalyst was investigated at different tar loads and temperatures. It was seen that selective steam reforming and steam dealkylation reactions were the dominant reactions in relation to steam reforming reaction. The degree of dealkylation of xylene and selective steam reforming increased with temperature in the range of 350-750°C. Also it was observed that the xylene conversion is highly dependent on inlet tar load. After the sulfur and tar removal studies gas conditionin studies were performed by using four different commercial catalysts. In these studies the activity of catalysts were tested for different gas composition, temperature, GHSV and Steam/CO ratio. Studies were conducted between 20000 – 75000 h-1 and the 50000 h-1 was obtained as the optimum GHSV value. CO conversion increased by increasing the Steam/CO ratio. When steam/CO ratio and temperature increased water gas shift reaction has been observed as the dominant reaction instead of Boudouard reaction. Also it was seen that H2/CO ratio is a good measure of conversion for water gas shift reaction. It was observed that Boudouard reaction and coking occurs at low temperatures, especially between 250°C and 300°C. In addition to this, at temperatures higher than 400°C catalysts loss activity because of the agglomeration on the catalyst surface.

Anahtar Kelime

Dolomit, Sıcak Gaz Temizleme, Gaz Şartlandırma, H2S Giderilmesi, Katran Giderilmesi, Sentez Gazı Giderilmesi

Bilim Kodu

603




Sıra No :11704
Üniversite

506091054

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hasancan Okutan

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Rahşan Ekim

Başlık

YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA PROSESİNİN TÜRK KÖMÜR YATAKLARINA UYGULANABİLİRLİĞİ ve MALİYET ANALİZİ

Özet

Enerji ve değerli kimyasalların üretimi için kullanılabilen kömür dünyanın pek çok bölgesinde çok miktarda bulunmaktadır. Türkiye geniş kömür yataklarına sahiptir ancak bu kömür yataklarının büyük bir kısmı düşük ısıl değerlidir ve klasik madencilik yöntemleri ile ekonomik olarak değerlendirilememektedir. Yer altı kömür gazlaştırma teknolojisi düşük ısıl değerli kömürlerin değerlendirilmesi için uygun bir yöntemdir. Bu araştırma için MTA Türkiye Linyit Envanteri ve MTA raporları incelenerek; Kütahya-Seyitömer, Kütahya-Tunçbilek, Kahramanmaraş-Afşin-Elbistan, Manisa-Soma-Eynez, Muğla-Yatağan-Eskihisar, Bolu-Göynük, Erzurum-Aşkale, Manisa-Soma-Işıklar, Bursa-Keles-Harmanalan Bölgeleri seçilmiştir ve bu bölgelerde bulunan kömür rezervlerimizin yer altı kömür gazlaştırma yöntemi ile değerlendirilmesinin mümkün olup olmadığı araştırılmıştır. Bu bölgelerin her biri için, o bölgede kurulacak bir tesisin üreteceği sentetik gazın bileşimi ve ısıl değeri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar için kütle ve enerji denklikleri kullanılmıştır. Bu denklikleri içeren bir algoritma MATLAB yazılımı kullanılarak bir bilgisayar programı haline getirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; prosese enjeksiyonu yapılan su buharı ve oksijen miktarlarının minimum değerleri belirlenerek üretilen sentetik gaz içeriğinin yanıcı bileşikler açısından zenginleştirilmesi ve buna bağlı olarak ısıl değerinin arttırılması amaçlanmıştır. Yer altı kömür gazlaştırma prosesi değişkenleri için uygun değerler belirlendikten sonra; oksijen ve su buharı enjeksiyonları, tesis kapasitesi, yapılması gereken sondaj işlemleri, tesis ve diğer işletme maliyetleri ve tesiste üretilecek sentetik gazın geliri gibi etkenler göz önünde bulundurularak yer altı kömür gazlaştırma prosesinin karlılığı analiz edilmiştir.

Title

FEASIBILITY OF UNDERGROUND COAL GASIFICATION PROCESS FOR TURKISH COAL BEDS AND ANALYSIS OF COST

Abstract

Coal can be used to produce energy and chemicals. Many regions of the world have considerable amount of coal reserves. Turkey has considerable of coal reserves but most of these consist of low heating value coals and they can’t be utilized economically by conventional mining methods. Kutahya-Seyitomer, Kutahya-Tuncbilek, Kahramanmaras-Afsin-Elbistan, Manisa-Soma-Eynez, Mugla-Yatagan-Eskihisar, Erzurum-Askale, Bolu-Goynuk, Manisa-Soma-Isıklar, Bursa-Keles-Harmanalan regions are selected for this research by examining MTA Turkiye Lignite Inventory and MTA reports. The selected regions are studied if coal reserves in these regions can be utilized by the underground coal gasification technology. For each of these regions, the gas compositions and heating values of syngas produced by the plants established in these regions are calculated by using the mass and energy equations. An algorithm that includes the mass and energy equations is prepared and this algorithm is became a computer program by using MATLAB software. To increase the combustible compounds in syngas and its heating value; the minimum amounts of the injection of steam and oxygen are determined. After the minimum values for the variables of underground coal gasification are defined, profitability of the processes are analysed by taking into account injections of steam and oxygen, the capacity of the plant, drilling, cost of operating and income of the produced syngas.

Anahtar Kelime

Yer altı kömür gazlaştırma, Türk kömürleri, maliyet analizi

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :11624
Üniversite

506081016

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. A. Tuncer Erciyes

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Pelin YAZGAN

Başlık

STİRENLENMİŞ YAĞ ELDESİNDE YENİ BİR YÖNTEM

Özet

Bu çalışmada son yıllarda organik kimya alanında büyük önem kazanan ve reaksiyon sistematiği açısından devrim yaratan “klik” reaksiyonlarının önemli bir üyesi olan bakır katalizörlü azid-alkin siklo katılma reaksiyonu (Cu catalyzed azide-alkyne cycloaddition-CuAAC) ve kontrolün sağlandığı fonksiyonel polimerlerin sentezinde önem taşıyan nitroksid ortamlı radikal polimerizasyonu (Nitroxide mediated radical polymerization-NMRP) kullanılarak trigliserid yağların modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. İlk olarak önemli vinil monomerlerinden olan stiren (St) ve klorometil stiren (CMS) kullanılarak, NMRP yöntemi ile stiren-klorometil stiren kopolimerleri (P(St-co-CMS)) sentezlenmiştir. Daha sonra CuAAC reaksiyonu kullanılarak, basit reaksiyon koşullarında, zincir üzerinde hidroksil grupları içeren polistiren örnekleri (PSt-OH) yüksek verimle ve yan ürün oluşmaksızın üretilmiştir. PSt-OH, yağ ve 2,4-toluen diizosiyanat (TDI) belirlenen optimum koşullarda reaksiyona sokularak St ile modifiye edilmiş, iyi film özelliklerine sahip stirenlenmiş yağ (KG-TDI-PSt) ürününün sentezi gerçekleştirilmiştir.

Title

A NEW METHOD FOR THE PREPARATION OF STYRENATED OIL

Abstract

In this study, triglyceride oil modification process was carried out by copper catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) reaction that is an important member of “click” chemistry and nitroxide mediated radical polymerization (NMRP) technique. First of all, copolymers of styrene (St) and chloromethyl styrene (CMS), P(St-co-CMS) were synthesis by NMRP. In the next step, hydroxyl functional polymer samples were prepared via CuAAC reaction with quantitative yields, high selectivity and simple reaction conditions. These samples were used in the modification of triglyceride oils. Finally, alcohol groups of PSt-OH samples were combined with the partial glyceride (PG) hydroxyls by the reaction of 2,4-toluene diisocyanate (TDI) in the optimum reaction conditions. As a result, styrenated oil (KG-TDI-PSt) product which has good film properties, was obtained.

Anahtar Kelime

Stiren, Trigliserid, NMRP, Klik kimyası

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :11750
Üniversite

506091052

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Sadriye KÜÇÜKBAYRAK OSKAY

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2011

Tez Öğrencisi

Özlem ÖZARPAT

Başlık

STRONSİYUM KATKILI BİYOAKTİF CAM MALZEME ÜRETİMİ

Özet

Bilim adamları, toplumun hayat kalitesini sürdürmek için çeşitli çalışmalar yürütmektedirler. Bunlardan biri, yaşlanma gibi doğal süreçlerle ya da çeşitli sebeplerle oluşabilen çatlak ve kırık gibi kemik kusurlarının giderilmeye çalışılmasıdır. Bu amaçla uygulanabilecek yaklaşımlardan biri, kemik nakli yapılmasıdır. Fakat, bu durumda, donör eksikliği ve nakil edilecek bölgenin ölümü gibi bazı kısıtlamalar bulunmaktadır. Biyoinert malzemeler ile implantasyon yapılması ise, kemik yoğunluğunda kayba sebep olmaktadır. Ayrıca, bu malzemeler belirli bir sürenin sonunda yenilenme ihtiyacı duymaktadırlar. Kemik doku mühendisliği; biyobozunur yapı iskeleleri yardımı ile yaralı kemik dokularının onarımı, değiştirilmesi veya yeniden üretilmesi amacıyla hızla gelişen bir bilim alanıdır. Bu yaklaşımın avantajı, gerekli operasyon sayısının azalması ile hastanın iyileşme süresinin kısalmasıdır. Kemik doku mühendisliğinde, kemik yenilenmesi için anahtar bileşen, kemik mineralinin yapısını taklit eden ve istenen hücresel cevaplar için kalıp gibi davranabilen yapı iskeleleridir. Birçok yapı iskelesi hazırlama malzemesi arasında biyoaktif camlar; biyouyumlu, biyoaktif, osteokondüktif ve osteoüretken olmaları sebebiyle kemik doku yenilenmesinde mükemmel bir performans sergilemektedirler. Bu malzemeler, insan vücuduna yerleştirildiklerinde yüzeyleri üzerinde hidroksiapatit tabakası oluşumu vasıtasıyla kemik ile bağlanabilmektedirler. Bu malzemelerin kemik üretimi özelliklerini geliştirmek için, kimyasal bileşimlerine kemik hücrelerini uyaran iyonlar katılabilmektedir. Stronsiyumun, kemik iyileşme sürecini hızlandırdığı ve kemik doku onarımı üzerinde pozitif etkilere sahip olduğu bilinmektedir. Bu tür malzemelerin ya da buların, polimerler ile kompozit şeklindeki üretimlerinin, mekanik, biyoaktif ve osteoüretken özellikler açısından umut verici olduğu düşünülmektedir. Bu çalışmada, farklı ağırlık yüzdelerine sahip stronsiyum içeren biyoaktif camların (SiO2-Na2O-P2O5-CaO-SrO) üretilmesi amaçlanmıştır. Camların; fiziksel, ısıl ve in vitro biyolojik özellikleri incelenmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Yapay vücut sıvısında (SBF) bekletildiklerinde tüm camlar, kalsiyum fosfat tabakasının çökelmesini desteklemiştir; ancak, cam bileşimindeki stronsiyum içeriğinin artması sonucunda camların biyoaktivitesi de artmıştır. Ayrıca bu çalışmada, kemik doku mühendisliği uygulamaları için üç boyutlu (3D) yapı iskelelerinin üretilmesi ve karakterizasyonu da amaçlanmıştır. Yapı iskeleleri, polimer sünger kopyalama yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Elde edilen yapı iskeleleri, biyoaktif davranışlarının geliştirilebilmesi amacıyla jelatin ile kaplanmıştır. Yapı iskelelerinin mikroyapısında, sürdürülen ve iyi bir gözenek bağlılığı olduğu gözlenmiştir. Aynı zamanda jelatinin, gözenekleri tıkamadan, homojen bir kaplama oluşturarak biyoaktif cam yapı iskelelerinin yüzeyine bağlandığı tespit edilmiştir. Ayrıca, jelatin ile kaplanan yapı iskeleleri, kaplı olmayanlara kıyasla oldukça yüksek bir biyoaktivite davranışı sergilemiştir. Ancak, jelatin ile kaplı olan yapı iskelelerinin biyobozunma davranışı, kaplanmayan yapı iskelelerininkine kıyasla daha yüksektir. Sonuçlar, 3D kompozit yapı iskelelerinin kemik doku mühendisliği uygulamaları için potansiyel adaylar olduğunu göstermiştir.

Title

PRODUCTION OF STRONTIUM SUBSTITUTED BIOACTIVE GLASS MATERIALS

Abstract

Scientists carry out various studies to maintain quality of life of the community. One of them is repairing bone defects like cracks and fractures, which occur via natural processes or other reasons. One of the solutions is bone transplantation. But there are some limitations such as lack of donors and morbidity of the donor site. Implantation with bioinert materials leads to loss of bone density. In addition, these materials eventually need to be replaced. Bone tissue engineering is a rapidly developing discipline with the intension to repair, replace or regenerate injured bone tissues with the aid of biodegradable scaffolds. The advantage of this approach is the reduced number of operations needed, resulting in a shorter recovery time for the patient. A key component in tissue engineering for bone regeneration is scaffolds, which mimic the structure of bone mineral and act as templates for desired cell responses. Among a variety of materials for the scaffold preparation, bioactive glasses exhibit great performances for bone tissue regeneration because they are biocompatible, bioactive, osteoconductive and osteoproductive. These materials are able to bind with bone through a layer of hydroxyapatite formed on their surfaces when they are implanted in human body. In order to improve bone production properties of these biomaterials, bone cell stimulator ions can be incorporated into their chemical compositions. Strontium is known to accelerate bone healing processes and have positive effects on bone tissue repair. Production of this kind of materials or their composites with polymers is thought to be promising in terms of mechanical, bioactive and osteoproductive properties. In this study, it was aimed to produce bioactive glasses (SiO2-Na2O-P2O5-CaO-SrO) with the substitution of strontium in different weight percentages. Physical, thermal and in vitro biological properties of the glasses were studied and compared to each other. All glasses favored precipitation of calcium phosphate layer when they were soaked in simulated body fluid (SBF); however bioactivity of the glasses increased with the increase of strontium content in the glasses. It was also aimed in this study to fabricate and characterize three-dimensional (3D) scaffolds for bone tissue engineering applications. The scaffolds were fabricated by using polymer foam replication technique. The obtained scaffolds were also coated with gelatin to be able to improve the bioactive behavior of them. It was observed that there was a good pore interconnectivity maintained in the scaffold microstructure. It was also detected that gelatin attached onto the bioactive glass scaffolds surface forming a uniform coating without blockage of the pores. Furthermore, the scaffolds coated with gelatin exhibited highly bioactive behavior compared to the uncoated ones. However, biodegradation behavior of the scaffolds coated with gelatin are higher than those of uncoated scaffolds. The results showed that 3D composite scaffolds could be promising candidates for bone tissue engineering applications.

Anahtar Kelime

Biyoaktif cam, Stronsiyum, Biyopolimer, Yapı iskelesi

Bilim Kodu

6030100




Sıra No :10123
Üniversite

506921040

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Dursun Ali ŞAŞMAZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Ali Kaya URAK

Başlık

THPC İLE WET WHİTE TABAKLANMIŞ DERİLERDE KULLANILAN YAĞLARIN DERİ KALİTESİNE ETKİLERİ

Özet

Deri üretimi sırasında derinin karakterini en çok etkileyen aşamalardan biri tabaklama aşamasıdır. Bu aşamada kullanılan tabaklama maddelerinden deriye kazandırdığı özellik nedeniyle en çok kullanılanı kromdur. Bu kullanılan kromun neden olduğu çevresel problemler ve dünyada her geçen gün ekolojik ürünlere olan ilginin artması nedeniyle son yıllarda alternatif tabaklama sistemleri araştırılmaktadır. Bu çalışmada, ülkemizde de kullanımı yeni olan tetra hidroksimetil fosfonyum klorür (Thpc) ile deriler tabaklanmış ve deri sanayinde kullanım oranı çok yüksek olan üç çeşit yağ ile yağlaması yapıldıktan sonra Türk standartlarında belirtilen test metotları kullanılarak test edilmiştir. Bu şekilde elde edilen test neticeleri ile yağların bu yeni tabaklama sistemine olan etkileri ve bu yeni tabaklama sisteminin daha iyi anlaşılması amaçlanmıştır. Elde edilen değerler incelendiğinde en iyi değerleri sülfite balık yağı ile yapılan denemelerin verdiği gözlenmiştir.

Title

EFFECTS OF THE OILS ON THE LEATHER QUALITY OF WET WHITE TANNED BY THPC

Abstract

One of the important steps in leather processing which affects the properties of leather is tanning. Chromium is the mostly used tanning agent in industry. However, due to the environmental effects of chromium, alternative tanning processes that use environmentally friendly chemicals have been investigated around the world. In this study, leather samples were tanned with tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride (THPC). To investigate the effects of type of oil used, samples were then oiled with three commonly used oils, and analyzed according to Turkish Standard (TSE) test methods. The findings of this study have indicated that the sulfited fish oil provided the best result among the oils investigated.

Anahtar Kelime

Thpc, deri yağları, sülfite balık yağı, alternatif tabaklama sistemi

Bilim Kodu

6030303




Sıra No :10475
Üniversite

506071009

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Ayşegül ERSOY- MERİÇBOYU

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Ece GÜNEREN

Başlık

SULU ÇÖZELTİLERDEKİ KURŞUN VE BAKIR İYONLARININ BENTONİT İLE ADSORPSİYONU

Özet

Bu çalışmada, sulu çözeltilerdeki bakır(II) ve kurşun(II) iyonları Eskişehir’den alınmış bentonit tarafından adsorplanarak giderilmiştir. Bu amaçla, adsorpsiyon süresi, çözelti pH değeri, sıcaklık ve başlangıç iyon derişimi gibi parametrelerin adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Deney sonuçları, başlangıç iyon derişimi arttıkça adsorpsiyon kapasitesinin arttığını; ancak iyon giderim yüzdesinin azaldığını göstermiştir. Bentonitlerin adsorpsiyon kapasitesinin artan pH ile arttığı ve optimum pH değerinin 5 olduğu tespit edilmiştir. Sıcaklığın önemli bir etkiye sahip olmadığı ancak, artan sıcaklıkla beraber adsorpsiyon kapasitesinde bir miktar azalmanın meydana geldiği gözlenmiştir. Başlangıç iyon derişimi, sıcaklık ve pH değerlerinin doğal ve yıkanmış bentonitlerin adsorpsiyon kapasitelerine etkisi 23 faktöriyel tasarıma göre istatistiksel olarak da değerlendirilmiştir. İstatistiksel değerlendirme sonucunda adsorpsiyon kapasitesi üzerinde en etkin parametrenin her iki adsorban için de iyon derişimi olduğu saptanmıştır. Adsorpsiyon deney sonuçlarına en uygun izoterm modellerinin, bakır(II) iyonları ve kurşun(II) iyonları için sırasıyla Freundlich ve Temkin izoterm modelleri olduğu belirlenmiştir. Adsorpsiyon sürecini temsil eden kinetik parametreler, hayali ikinci mertebe kinetik model kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada gerçekleştirilen adsorpsiyon süreçleri için hızı belirleyici adımın kimyasal etkileşimler yoluyla adsorpsiyon olduğu tespit edilmiştir. Numunelere ait taramalı elektron mikroskobu mikroyapı görüntüleri adsorpsiyonun başarıyla gerçekleştiğini göstermiştir.

Title

ADSORPTION OF LEAD AND COPPER IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS BY BENTONITE

Abstract

In this study, the removal of lead(II) and copper(II) ions from aqueous solution was achieved by using bentonite which was provided from Eskişehir province of Turkey. For this purpose, the effects contact time, solution pH value, temperature and initial ion concentration on the adsorption capacity were determined. Experimental results showed that, increasing the initial ion concentration cause to increase the adsorption capacity and decrease the removal percentage of metal ions. The adsorption capacities of bentonites increased with the increasing solution pH value and the optimum pH value was determined as 5. Even though the temperature had not a pronounced effect on adsorption capacity, a little decrease in adsorption capacity with increasing temperature was observed. Effects of initial ion concentration, temperature and solution pH value on the adsorption capacities of natural and washed bentonites were also statistically evaluated investigated by using 23 factorial design technique. As a result of statistical analyses, the most efficient parameter on the adsorption capacity was determined as initial ion concentration for both adsorbents. The experimental data were represented by Freundlich isotherm model for copper(II) ions, and by Temkin isotherm model for lead(II) ions. Kinetic parameters representing the adsorption process were calculated by using pseudo second-order-kinetic model. Adsorption through chemical interactions for the adsorption processes performed in this study was found to be the rate limiting step. The scanning electron microscope images of the bentonites showed that the adsorption is completed successfully.

Anahtar Kelime

Adsorpsiyon, Bentonit, Kurşun Giderme, Bakır Giderme

Bilim Kodu

6030304




Sıra No :10470
Üniversite

506081020

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hüsnü Atakül

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Serhat Güler

Başlık

Manyetoreolojik akışkan sentezi ve karakterizasyonu

Özet

Bu çalışmada, çeşitli katkı, katkı oranları, orijinal ve polimer kaplanmış manyetik tanecikler ve manyetik tanecik oranları kullanılarak toplam 41 çeşit MR akışkan hazırlanmıştır. Sentezlenen MR akışkanların, manyetik alan varlığında ve yokluğunda, paralel plaka geometrisi ile reolojik ve manyetoreolojik davranımları ve çökme özellikleri belirlenmiştir Polimer kaplamanın akışkanların çökme özelliklerine etkisi ve manyetik alan altında ve manyetik alan bulunmadığı koşullarda akışkanların reolojik özelliklerine etkisi incelenmiştir. 3 farklı yöntem ile polimer kaplanmıştır. Çalışmada kullanılan polimer kaplı manyetik tanecikler, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve ısıl gravimetrik analiz (TGA) teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Katkı malzemeleri, akışkanların çökme özelliklerini engellemek için kullanılmıştır. Katkı malzemeleri MR akışkanların çökmelerini önemli ölçüde yavaşlattığı gözlemlenmiştir. Manyetik tanecik oranı ve katkı oranı arttıkça akışkanların reolojik ve manyetoreolojik özellikleri artmıştır ve çökmeleri yavaşlamıştır. Katkıların yapılarındaki SiO2 oranının akışkanların reolojik, manyetoreolojik ve çökme davranımlarını etkilediği gözlemlenmiştir. Sentezlenen akışkanların özellikleri, ticari akışkanların özellikleri ile karşılaştırılmıştır.

Title

Synthesis and characterization of magnetorheological fluid

Abstract

In this study, 41 different MR fluids were prepared by using various additives, additives ratios, original or polymer coated magnetic particles and magnetic particle ratios. Rheological or magnetorheological behaviours of synthesized MR fluids were measured in the magnetic field or in the absence of magnetic field by using 20 mm parallel plate geometry and sedimentation behaviours of these fluids were also measured. The effect of polymer coating on sedimentation behaviors of magnetic particles and on rheological behaviours both in the magnetic field and in the absence of magnetic field was investigated. Magnetic particles were encapsulated by three different processes. The polymer coated magnetic particles were characterized by using thermal gravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscope (SEM). Additives were used to prevent the settling of the magnetic particles. Additives improved the sedimentation properties of MR fluids. The rheological and the magnetorheological behaviours of the MR fluids increased and the sedimentation of the magnetic particles decreased with increse in magnetic particle ratio and in additive ratio. The rheological, the magnetorheological and the sedimentation behaviours of the MR fluids were affected by the SiO2 content of the additives. The results were compared with different industrial MR fluids.

Anahtar Kelime

Manyetoreolojik akışkan, Manyetoreoloji, Reoloji, Polimer kaplama

Bilim Kodu

6030101




Sıra No :10456
Üniversite

506081023

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Nusret Bulutcu

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Ünzile Göcen

Başlık

Boraks Dekahidratın Kristalizasyon Özelliklerinin İncelenmesi

Özet

Bu çalışmada, boraks dekahidratın kristalizasyonuna, farklı soğutma hızlarının etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında hem saf boraks çözeltilerinin, hem de Ca içeriği arttırılmış boraks çözeltilerinin, boraks kristallerinin şekli üzerinde olan etkisinin belirlenmesi amacıyla farklı Ca içeriğine sahip olan boraks çözeltileri kullanılmıştır. Ca ile aynı grupta yer alan Mg iyonunun kristal şekli üzerine etkisi incelenmiş ve ardından anyonik ve katyonik flokülanların farklı oranlarda kristal yapısı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Son olarak oleik asit, hekzanoik asit ve dekanoik asit varlığında kristal yapısında meydana gelen değişmeler incelenmiştir. Ayrıca üretilen kristaller içerisinde en iyi sonucu veren deney setinden elde edilen boraks kristalleri tek kristal büyütmesi işlemine tabi tutulmuş ve kristallerin büyüme hızı, büyüme kinetiği gibi faktörleri belirlenmiştir. Tek kristal büyütmesi işlemi oleik asit varlığında tekrarlanmıştır. Oleik asit katıldığında kristal şeklinin diğer safsızlıkların varlığından daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Tek kristal büyümesinde ise safsızlıkların varlığında büyüme hızı değerleri değişmemiştir.

Title

Investigation of The Crystallization Properties of Boraz Decahydrate

Abstract

In this study the effect of different cooling rates on the crystal shape of borax decahydrate is studied. In the experiments, both pure borax solutions and solutions in which Ca content is increased in order to seek the effect of the structure of borax crystals formed in higher concentration of Ca are used. After the production of borax crystals, most beautiful shaped borax crystals are used in the experiments of the single crystal cell growth to define the parameters of the growth kinetics, so the growth rate of crystals is found. Besides, Mg ion which is in the same periodic group with Ca ion is used to find the effect of crystal formation. Then, some anionic and cationic floculants are handled in crystallization solution in varied amounts to determine the influence in the pattern of borax crystals. Finally, in the presence of sodium oleate, decanoic acid, oleic acid and hexanoic acid, the formation of borax crystals is researched, and single crystal cell growth procedure is repeated in presence of oleic acid. Adding oleic acid in crystallization step has improved the shape of crystals more than the other impurities; also, the growth rate has not changed with any additives to pure borax solution in single crystal cell growth experiments.

Anahtar Kelime

Boraks dekahidrat, kristalizasyon, büyüme kinetiği

Bilim Kodu

6030302




Sıra No :10446
Üniversite

506081021

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Sadriye Küçükbayrak

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Seza Özge Gönen

Başlık

KÖMÜR-BİYOKÜTLE BRİKETLERİNİN BRİKETLENMESİ

Özet

Bu çalışmada, Çorum–Bayat linyit yataklarından çıkarılan kömür, standartlara uygun ve sağlam briketlerin üretildiği en uygun şartların belirlenmesi amacıyla, farklı çalışma şartlarında (briketleme basıncı, biyokütle çeşidi ve derişimi, briketleme süresi, bağlayıcı çeşidi) briketlenmiş ve üretilen briketlere kırılma sağlamlığı, düşme sağlamlığı, suya dayanıklılık testleri uygulanmıştır. Elde edilen deneysel bulgulara göre; briketleme basıncının 350 MPa’dan 700 MPa’a çıkarılmasının, 700 MPa’dan 1000 MPa’a çıkarılmasından daha etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca, linyite çotanak, üzüm pekmezi posası atığı ya da keçiboynuzu pekmezi posası atığı ilave edilmesi, oluşan biyokömür briketlerinin kırılma ve düşme sağlamlıklarını geliştirmiş; suya dayanıklılıklarını ise, azaltmıştır. Buna karşın; dut pekmezi posası atığının ilave edilmesi durumunda, bunun tam zıttı etkiler gözlenmiştir. Üretilen biyokömür briketlerinin mekanik dayanıklılıklarının geliştirilmesi için en iyi bağlayıcı linobind olarak seçilirken; bitki kökü çözeltisinin kullanılması ise, oluşan biyokömür briketlerinin suya dayanıklılıklarını oldukça arttırmıştır.

Title

BRIQUETTING OF COAL-BIOMASS BLENDS

Abstract

In this study, a lignite sample from Çorum–Bayat area of Turkey was briquetted at different conditions (i.e. briquetting pressure, biomass type and content, briquetting time, or binder type), and compressive strength, impact strength, and water resistance of the obtained briquettes were measured in order to determine optimum conditions for producing durable briquettes that meets with the national requirements. According to the experimental findings, it was found that an increase in briquetting pressure from 350 MPa to 700 MPa was more effective than increasing it from 700 MPa to 1000 MPa. On the other hand, addition of hazelnut refuse, grape TSR waste, or locust TSR waste into the lignite improved mechanical strength of the formed biocoalbriquettes, and reduced water resistance of the produced biocoalbriquettes. However, opposite effects were seen in the case of adding mulberry TSR waste into the lignite. Besides, linobind was selected to be the best binder for improving mechanical strength of the formed biocoalbriquettes, whilst the use of plant root solution extremely enhanced water resistance of the produced biocoalbriquettes.

Anahtar Kelime

Kömür, Biyokütle, Briketleme

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :10361
Üniversite

506022005

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Yüksel GÜVENİLİR

Tez Türü

Doktora

Ay

Nisan

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Didem OMAY

Başlık

YEMEKHANE ATIKLARINDAN POLİ (L(+) LAKTİK ASİT)’in ENZİMATİK POLİMERİZASYONU VE SENTEZLENEN POLİMERİN KARAKTERİZASYONU VE BİYOBOZUNDURULMASI

Özet

Bu tez çalışmasında, yemekhane atıklarından fermantasyon yoluyla L(+) laktik asit üretilmiş ve fermentasyon prosesi optimize edilerek en yüksek konsantrasyonda laktik asit üretimine imkan veren koşullar tespit edilmiştir. L(+) laktik asit çözeltisi, Amberlit IRA 400 ve Dowex maraton WBA reçineleri kullanılarak iyon değişimi yöntemi ile fermantasyon ortamından saflaştırılmış ve optimum koşullar belirlenmiştir. Elde edilen L(+) laktik asitten katalizör kullanmaksızın doğrudan polikondenzasyon yöntemi ile düşük molekül ağırlıklı poli (L(+) laktik asit) sentezlenmiştir. Laktik asit, oligomer zincirinin katalitik olarak kırılması ve orijinal yapısındaki asit katalizörlüğünde siklik bir hal alması prensiplerine dayanarak dimer haline dönüştürülmüştür. Sentezlenen dimer ve fermantasyon sonucunda elde edilen laktik asit kullanılarak enzimatik polimerizasyon yöntemi ile yüksek molekül ağırlıklı poli(L(+) laktik asit) üretilmiştir. Bu yöntemde, Candida cylindracea lipaz, Candida antarctica lipaz ve Candida rugosa lipaz enzimleri kullanılmış ve enzim konsantrasyonu, sıcaklık ve süre gibi parametrelerin polimerizasyon mekanizmalarına etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Üretilen yüksek molekül ağırlıklı polimer farklı koşullar altında bozundurularak bozunma mekanizmaları irdelenmiştir.

Title

CHARACTERIZATION AND ENZYMATIC POLYMERIZATION OF POLY(L(+) LACTIC ACID) FROM REFECTORY WASTE AND ITS BIODEGRADATION

Abstract

In this thesis, L(+) lactic acid was produced from refectory wastes through fermentation process. Convenient conditions were optimized for the production of the highest lactic acid yield. L(+) lactic acid solution was purified from fermentation medium by ion exchange method using the Amberlit IRA 400 and Dowex maraton WBA resins. Optimum process conditions were also determined. Low molecular weight poly(L(+) lactic acid) was synthesized by uncatalyzed direct polycondensation reaction. Lactic acid was converted to cyclic dimmer according to the principles of the catalytic cleavege of oligomer chains. High molecular weight poly(L(+) lactic acid) was synthesized by enzymatic polymerization using the lactide and lactic acid obtained from the fermantation. Enzymatic polymerization was performed with Candida cylindracea lipase, Candida antarctica lipase and Candida rugosa lipase enzymes and the effect of enzyme concentration, temperature and time parameters on polymerization mechanisms were investigated in detail. High molecular weight polymer was degraded under different conditions. Then degradation mechanisms were examined.

Anahtar Kelime

fermantasyon, iyon değişimi, enzimatik polimerizasyon, biyobozunma

Bilim Kodu

603




Sıra No :10322
Üniversite

506071014

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Birgül Tantekin Ersolmaz

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Hazal İSHAKOĞLU

Başlık

SAPO-34 KATKILI 6FDA-DAM BAZLI KARIŞIK MATRİSLİ MEMBRANLARLA DOĞAL GAZIN SAFLAŞTIRILMASI

Özet

Poliimidler, yüksek ısıl kararlılıkları, kimyasal dirençleri ve üstün mekanik özellikleriyle membranlarla gaz ayırma alanında son yıllarda oldukça dikkat çekici malzemeler haline gelmiştir. Yüksek seçici geçirgenliğe sahip poliimid membranların hazırlanabilmesi özellikle ticari öneme sahip O2/N2, CO2/CH4, olefin/parafin gibi gaz ayrıma uygulamaları açısından çok önemlidir. Bu nedenle inorganik malzeme katkılı poliimid membranların hazırlanması birçok çalışmanın konusu olmuştur. Bu çalışmada doğalgazın saflaştırılmasına yönelik SAPO-34 katkılı 6FDA-DAM bazlı karışık matrisli membranların hazırlanması hedeflenmiştir. Poliimid olarak seçilen 4,4 (Heksafloroizopropiliden) difitalik dianhidrid/2,4,6-Trimetil-m-fenilendiamin (6FDA-DAM) tek reaktör yöntemine göre sentezlenmiştir. 6FDA-DAM poliimidi ve SAPO–34 zeoliti kullanılarak zeolit katkılı poliimid membranlar hazırlanmıştır. Zeolit-polimer ara yüzünde bağlanmanın sağlanması amacıyla uyumlaştırıcı kullanılmıştır. Uyumlaştırıcı miktarı değiştirilerek membran performansına etkisi araştırılmıştır. Çözücü polimer zincirinde farklı yönelmelere ve membran oluşumu sırasında faz ayrılmasına yol açabilecek farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olduğundan membran hazırlama aşamasında iki farklı çözücü kullanılmıştır. Ayrıca hazırlanan membranlar farklı sürelerde ve sıcaklıklarda kurutulmuştur. Bu Şekilde membran hazırlama aşamasında kullanılan ve kurutma sonrası membran içerisinde kalan çözücünün membran özelliklerine etkisinin açıklanması hedeflenmiştir. Hazırlanan membranların ısıl özellikleri Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile yapı analizleri ise Taramalı elektron Mikroskopisi (SEM) ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan membranların CO2/CH4 ayırma özellikleri saf gaz geçirgenlik ölçümleriyle belirlenmiştir. CO2 ve CH4 gaz geçirgenlik katsayıları 35oC’de sabit hacim-değişken basınç yöntemi ile ölçülmüştür. Uyumlaştırıcı ilavesi membranların seçici geçirgenliklerinin artmasını sağlamıştır. Hazırlanan tüm üç bileşenli (zeolit-uyumlaştırıcı-polimer) karışık matrisli membranlarda yüksek seçici geçirgenlikler elde edilmiştir. Bu sonuçlar, karışık matrisli membranlarda zeolit-polimer ara yüzeylerindeki boşluk sorunlarının çözülmesinde ve ayırma özelliklerinin iyileştirilmesinde uyumlaştırıcı kullanımının etkili bir yöntem olabileceğini göstermiştir. Membran içerisinde kalan çözücünün geçirgenlikleri arttırırken seçicilikleri düşürdüğü belirlenmiştir.

Title

NATURALGAS PURIFICATION WITH SAPO-34 FILLED 6FDA-DAM BASED MIXED MATRIX MEMBRANES

Abstract

Polyimides have recently became remarkable materials in membrane gas separation area due to their high thermal stability, chemical resistance and excellent mechanical properties in last years. Preparation of polyimid membranes with high permselectivity is important for the separation of commercially important gas pairs such as O2/N2, CO2/CH4, and olefin/paraffin. Therefore preparation of organic materials filled polyimide membranes has became subject of many research. The aim of this study is development of explanation of SAPO–34 filled 6FDA-DAM based mixed matrix membranes for natural gas purification. 4,4 (Heksafloroizopropiliden) difitalik dianhidrid/2,4,6-Trimetil-m-fenilendiamin (6FDA-DAM) is synthesized by one-pot rule. Zeolite filled polyimide membranes are prepared with SAPO-34 zeolite and 6FDA-DAM. A compatibilizing additive is used in order to provide adhesion between zeolite and polymer. The effect 2,4,6 triamino primidine (TAP) used as compatibilizer on membrane performance is investigated by alteration of compatibilizer amount. Since solvents have various chemical and physical properties which not only induce different interactions with polymer chain, but also result in phase separation during membrane fabrication. Two different types of solvents are used in membrane preparation. Membranes are also evaporated for different periods and at different temperatures. Thus, effects of solvent type and residual solvent on membrane performance is analyzed. The thermal properties of membranes are characterized by Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The morphology of membranes are characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM). CO2/CH4 separation properties of the membranes prepared are characterized by single gas permeation measurements. CO2 and CH4 gas permeability coefficients are measured at 35oC. Addition of compatibilizer resulted in increasing the permselectivities. High permselectivities are obtained with all three component (zeolite-compatibilizer-polymer) mixed matrix membranes. These results have shown that addition of compatibilizer is an effective method to provide good contact between the zeolite and polymer and to enhance separation properties of mixed matrix membrane. The residual solvent has increased permeabilities and decreased selectivities of the membranes.

Anahtar Kelime

Doğalgaz saflaştırma, membran teknolojisi, poliimid, zeolit

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :10271
Üniversite

506001121

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Dursun Ali Şaşmaz

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Baran Şencan

Başlık

ETİL ASETAT GERİ KAZANIM PROSESİNİN İYİLEŞTİRLMESİ

Özet

Bu çalışmada, yatırım ve işletme maliyetlerini en alt düzeyde tutacak yaklaşımla bir fabrikada halen çalışmakta olan, safsızlık olarak aseton, etil alkol , asetik asit ve uçucu olmayan bazı organik bileşikler ihtiva eden etil asetat çözücüsünün geri kazanım prosesinin iyileştirilmesi ve geri kazanım veriminin artırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla alternatif ayırma yöntemleri incelenmiştir. Yapılan değerlendirme ile, ilk kademede mevcut kesikli basit distilasyon sistemi içerisinde sıcaklık artışı uygulanarak safsızlık oranı uygun, daha fazla geri kazanılmış etil asetat elde edilmesi, bunun ardından geri kazanılmış etil asetatın su ile ekstraksiyonu yapılarak bazı belirli safsızlıkların( etil alkol , aseton, asetik asit ) uzaklaştırması ve böylece önemli miktarda yüksek saflıkta tekrar kullanılabilir etil asetat elde edilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Title

AMENDMENT OF ETHYL ACETATE RECOVERY PROCESS

Abstract

In this work, amendment of a recycling process which have been still running and recovers ethyl acetate from solution included acetone, ethyl alcohol, acetic acid and some non-volatile organic substances and increasing ethyl acetate recycling yield are aimed with an approach depends on the cost of investment being held at its lowest level. Alternative separation processes are examined . As a result of evaluation , in other to providing of an increase in the total amount of recovery ethyl acetate which has proper impurity percentage , increasing temperature level step by step in the batch simple distillation and then extraction with water for more purification of described impurities( acetone, ethyl alcohol and acidic acid) are suggested and concluded that considerable amount of ethyl acetate which has high purity can be recovered by using this new approach.

Anahtar Kelime

Etil asetat, Yeniden kazanma, Safsızlık, Kesikli basit distilasyon, Su ekstraksiyonu

Bilim Kodu

603




Sıra No :10231
Üniversite

506051001

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. Rehar YAVUZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Alim Serhat USLU

Başlık

FONKSİYONEL HALE GETİRİLMİŞ PVC ESASLI ADSORBAN İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOR GİDERİMİ

Özet

Bu çalışmada, çeşitli bor malzemesi üretim tesislerinde ortaya çıkan %2-5 bor derişimine sahip atık suyun, gerek çevre açısından tehlike oluşturmayacak bir hale getirilmesi, gerekse de seyreltik çözeltide bulunan bor mineralinin tekrar ekonomiye geri kazandırılması için bor giderimi hedeflenmiştir. Bu amaçla, bor içeren seyreltik atık su ile yüzeyi bor bileşiği ile etkileşime girmeye istekli hale getirilmiş PVC-NMG ismi verilen bor seçici reçine yüzeyinde bor adsorpsiyonu ve takiben de desorpsiyonu, kesikli çalışma prensibi esas alınarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada bor çözeltisi olarak borik asit ve boraks kullanılmış, adsorpsiyon olayına sürenin, adsorban madde miktarının, sıcaklığın, ortam pH değerinin ve başlanıç bor iyonu derişiminin etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, adsorpsiyon izoterm tipi ve adsorpsiyon olayına etki eden parametreler ile ilgili genel bazı sonuçlar ortaya konulmuştur.

Title

BORON REMOVAL FROM AQUEOUS SOLUTİONS BY FUNCTİONALİZED PVC BASED ADSORBENT

Abstract

In this work, we will aim to recycling and profiting of the boron content found in the wastewaters ranging from 2 to 5% boron concentrations ensued from the production plants of boron materials. For this purpose, boron removal experimental adsorption and desorption studies on the PVC based, boron selective resin adsorbent whose surface was functionalized for selective adsorption of boron content within a wastewater will be performed. İn this work, boric acid and borax used as boron solution and investigated adsorbent dosage, time, temperature, pH, initial boron ion concentration effects on adsorption. Some results related adsorption isotherms and effect of parameters have been put forward from experimental studies.

Anahtar Kelime

bor giderimi, adsorpsiyon, bor seçici reçine

Bilim Kodu

603




Sıra No :10034
Üniversite

506992415

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. F. Seniha GÜNER

Tez Türü

Doktora

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Orkun ÖZKAN

Başlık

BİRBİRİ İLE KARIŞMAYAN AKIŞKAN ÇİFTLERİ KULLANILARAK TEMAS AÇILARININ MODELLENMESİ

Özet

Bu çalışmada, FEP-Teflon, PP, PMMA, PC ve cam yüzeyler üzerinde, farklı sıvı ve birbiri ile karışmayan akışkan çiftleri için ölçülen tek-sıvı ve iki-sıvı temas açısı verileri karşılaştırılıp, toplamlarının 180o ideal durumdan sapması incelenmiştir. Bu açıların toplamları, tamamlayıcı durumlarda ideal durumdan sapmaların anlaşılması için karşılaştırılmıştır. Deneysel temas açısı verileri literatür değerleri ile karşılaştırılarak ve literatür yaklaşımları test edilerek, tek-sıvı verilerinin, iki-sıvı şartlarından tamamıyla bağımsız şartlarda ölçülmesinden, tek-sıvı denklemlerinin iki-sıvı şartlarında kullanamayacakları anlaşılmıştır. Bu çalışmadaki amaç, aynı polimer ve cam yüzeyler üzerinde ve aynı sıvılarla, tek-sıvı ve iki-sıvı temas açısı ölçümlerinin toplamlarının ideal durumdan sapmaların kaynağının araştırılması ve geliştirilecek bir model ile bu sapmaların ampirik olarak bir denklemle ifade edilmesidir. Young-Dupre denklemleri test edilerek bu farklar, yüzeyde oluşan filmin yayılma basıncına dayandırılmıştır. Yeni bir yaklaşım olan tamamlayıcı histeresis yaklaşımında, γHW (cosθx-cosθy) çarpımlarının, aynı yüzey için spesifik bir materiyal özelliği ifade ettiği sonucuna varılmıştır. Burada γHW hidrokarbon-su ara yüzey gerilimini, θx ve θy ise tamamlayıcı durumların temas açısı değerlerlerini ifade etmektedir. Temas açısı histeresis değerleri, iki-sıvı durumu için literatürde ilk defa ölçülmüş olup, kullanılan yüzeylerin yüzey gerilimleri değişimlerine göre incelenmiştir.

Title

CONTACT ANGLE EVALUATION AND MODELING BY USING IMMISCIBLE FLUIDS

Abstract

In this study, on FEP-Teflon, PP, PMMA, PC and glass surfaces, one-liquid and two-liquid contact angle values were measured by using different liquids and immiscible fluid couples. Summation of both results was compared to examine deviations of difference from ideal condition, total of 180°, for complementary cases. Experimental contact angle results were compared to literature values and by testing literature approaches with our data, it was decided that one-liquid equations could not be used in two-liquid conditions, as the conditions of both measurements differ from each other. The aim of the study is, on the same polymer and glass substrates and by using the same fluid couples, investigating the sources of the discrepancies from the ideal conditions, when measuring one-liquid and two-liquid contact angle data. These discrepancies were explained according to the surface type. In addition, these deviations were attributed to empiric models. After testing Young-Dupre equations, these discrepancies were found to be in relation to spreading pressures of water and oil films, formed on the substrates. A new approach, named complementary hysteresis, was tried for different immiscible fluids; γHW (cosθx-cosθy) values were observed as a specific material property, for the investigated surfaces. Here, γHW , θx and θy represent interfacial tensions of water/hydrocarbon and contact angle values for complementary cases, respectively. Contact angle hysteresis data in two-liquid setup, were measured for the first time in literature and these data were also investigated in terms of surface free energies of the substrates.

Anahtar Kelime

Temas Açısı, İki-Sıvı Yöntemi, Yüzey Serbest Enerjisi, Yayılma Basıncı, Temas Açısı Histeresis

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :10181
Üniversite

506071034

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. M. Göktuğ Ahunbay

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Melissa Karagözlüoğlu

Başlık

TRİKLOROETİLEN VE METİL TERSİYER BÜTİL ETERİN ZEOLİTLERDE ADSORPSİYON SİMÜLASYONLARI

Özet

Metil tersiyer bütil eter (MTBE) ve trikloroetilen (TCE) birçok sanayi dalında kullanılan uçucu organik bileşiklerdir. Ancak, kullanımları insanlarda beklenmedik sağlık sorunlarına yol açmıştır. Ayrıca, yer altı su kaynaklarında tespit edilmeleri bilim insanlarını giderme çalışmalarına yönlendirmiştir. Bu moleküllerin mikro gözenekli yüzeylere adsorpsiyonları giderme süreçlerinden birisidir. Adsorpsiyon süreçlerinin avantajı herhangi bir yan ürünün oluşmamasıdır. Önceki deneysel çalışmalarda, ZSM-5 ve DAY (dealümine edilmiş Y) gibi yüksek-silikalı zeolitler TCE ve MTBE’yi başarıyla sudan uzaklaştırmışlardır. Bu çalışmada, TCE ve MTBE’nin ZSM-5 ve fojasitlerde adsorpsiyonunu daha iyi anlamak amacıyla Büyük Kanonik Monte Karlo benzetimleri yürütülmüştür. TCE adsorpsiyonu saf ve sulu TCE için silikalit (Si/Al=) ile 191 ve 95 Si/Al oranlarındaki ZSM-5’te; sadece saf TCE için DAY ile 1, 2 ve 3 Si/Al oranlarındaki fojasitlerde çalışılmıştır. MTBE adsorpsiyonu DAY ve daha önce anlatılan fojasitlerde çalışılmıştır. Çalışmalar, alüminyum atomlarının varlığı ile MTBE yüklemesinin arttığını, TCE yüklemesinin ise azaldığını göstermiştir. Ayrıca, TCE difüzyon benzetimleri silikalit ve ZSM-5 zeolitlerinde gerçekleştirilmiştir. Su moleküllerinin varlığının TCE difüzyon hızını azalttığı görülmüştür.

Title

ADSORPTION SIMULATIONS OF TRICHLOROETHYLENE AND METHYL TERTIARY BUTYL ETHER IN ZEOLITES

Abstract

Methyl tertiary butyl ether (MTBE) and trichloroethylene (TCE) are volatile organic compounds used in various branches of industry. However, their usage has caused unexpected health problems in humans. Moreover, they were detected in groundwater resources, which motivated the scientists for the removal studies. Adsorption of these molecules onto microporous surfaces is one of the treatment processes. The advantage of the adsorption processes is that no byproducts are produced. High-silica zeolites, such as ZSM-5 and DAY (dealuminated Y) have successfully removed TCE and MTBE from water in previous experimental works. In this study, Grand Canonical Monte Carlo simulations were carried out to better understand TCE and MTBE adsorption in ZSM-5 and faujasites. TCE adsorption was studied for both pure and aqueous TCE in silicalite (Si/Al=), ZSM-5 with Si/Al ratios 191 and 95, and only for pure TCE in DAY (Si/Al=) and in faujasite with Si/Al ratios 1, 2 and 3. MTBE adsorption was studied in DAY and in aforementioned faujasites. Study showed that the presence of aluminum atoms increased MTBE loading and decreased TCE loading. Additionally, TCE diffusion simulations were performed in silicalite and ZSM-5 zeolites. It was found that the presence of water molecules decreased the diffusion rate of TCE.

Anahtar Kelime

Trikloroetilen, Metil Tersiyer Bütil Eter, Adsorpsiyon, Difüzyon, ZSM-5, fojasit, Monte Karlo, Moleküler Dinamik

Bilim Kodu

6030000




Sıra No :10527
Üniversite

506081007

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Dr. Hikmet İSKENDER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Doğan Onur YILMAZ

Başlık

DAHİLİ MODEL KONTROL TEMELLİ BULANIK PID KONTROL EDİCİLER ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

Özet

Bu çalışmada, Dahili Model Kontrol Temelli Bulanık PID Kontrol Ediciler (DMKTBPID) için birtakım öz ayar kuralları ve Çok Bölgeli Öz Ayar Yöntemi önerilmiştir. Geliştirme işlemine temel olarak yakın geçmişte Bulanık PID kontrol ediciler için önerilmiş olan Dahili Model Kontrol yöntemi incelenmiştir. Bu kontrol stratejisinin performansı klasik PID kontrol edici ile kıyaslanmıştır. Bu çalışmalarda, DMKTBPID, klasik PID kontrol ediciye göre daha iyi sonuçlar vermiştir fakat bu kontrol edicinin yüksek mertebeli veya yüksek zaman gecikmeli sistemlerin kontrolü için birtakım geliştirmelere ihtiyaç duyduğu gözlenmiştir. Birtakım öz ayar kuralları oluşturulmuştur ve bu kurallar, Öz Ayarlı DMKTBPID kontrol ediciler kullanılarak zaman sabiti ve zaman gecikmesi çok geniş menzillerde değişen farklı proseslerin başarıyla kontrol edilebilmesi için gerekli öz ayar algoritmaları ve katsayılarını içermektedir. Gerçekleştirilen bir dizi simülasyon çalışması sonucunda elde edilen sonuçlara göre, Çok Bölgeli Öz ayarlı DMKTBPID kontrol edicinin öz ayarsız klasik DMKTBPID kontrol ediciye göre çok daha iyi performans sergilediği sonucuna ulaşılmıştır. Özellikle çok yüksek zaman gecikmesine sahip proseslerin kontrolünde Çok Bölgeli Öz Ayarlı DMKTBPID kontrol edicinin uzak ara daha başarılı sonuçlar sağladığı gözlenmiştir.

Title

AN INVESTIGATION ON IMC BASED FUZZY PID CONTROLLERS

Abstract

In this study, certain self tuning algorithms and Multi-Region Self Tuning Method for Fuzzy IMC PID controllers have been proposed. As basis, recently proposed IMC based Fuzzy PID controller tuning technique is investigated. The performance of Fuzzy IMC PID controller has been compared with that of classical PID controller. Fuzzy IMC PID controller has demonstrated better results in general but seemed to need further improvement in controlling high order and high delay time processes. Some self tuning rules have been prepared and these rules include necessary self tuning algorithms and coefficients for controlling various kinds of processes, whose time delay and time constant properties vary in a very large range, by using Self Tuning Fuzzy IMC PID controller. Simulation results showed that, proposed Multi-Region Self Tuning Fuzzy IMC PID controller provided better results for all kinds of processes compared to Non-self tuning Fuzzy IMC PID controller. Especially for very high time delay processes, Multi-Region Self Tuning Fuzzy IMC PID performance was far more successful than that of its non-self tuning counterpart.

Anahtar Kelime

PID, Bulanık Kontrol, Bulanık IMC PID, Öz Ayarlı Bulanık PID

Bilim Kodu

6030202




Sıra No :10095
Üniversite

506081014

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Filiz Karaosmanoğlu

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ocak

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Onursal Yakaboylu

Başlık

ATIK LASTİK YÖNETİMİ VE ATIK LASTİK PİROLİZİ MODEL TESİSİ İÇİN YAPILABİLİRLİK ÇALIŞMASI

Özet

Dünyada her yıl 10 milyon tondan daha fazla atık lastik oluşmakta ve bu miktar giderek artmaktadır. Bu rakam, Türkiye için 200 bin tondur. Atık lastiklerin doğada bozunması oldukça zordur ve bu lastiklerin çevreye verilmesi hem insan sağlığı hem de çevre için ciddi tehlikeler doğurmaktadır. Dolayısıyla, atık lastikler için atık yönetiminin yapılması hem gerekli hem de zorunludur. Günümüzde atık yönetimindeki hiyerarşi atık oluşumunu önleme, atığı en aza indirme, yeniden-geri kullanım, geri dönüşüm, enerji eldesi-kazanımı ve bertaraf şeklindedir. Atık lastikler için atık yönetimi ise geri dönüşüm, yeniden kullanım, depolama, enerji ve malzeme geri kazanımı şeklindedir. Bu yöntemlerden malzeme geri kazanımı ve malzeme geri kazanımı içerisinden de piroliz en uygun yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Piroliz ile atık lastiklerden ekonomik değeri yüksek karbon siyahı, hurda çelik ve piroliz yağı elde edilmekte, ortaya çıkan gaz ürün de proseste kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, atık lastik yönetimi, önde gelen atık lastik yönetim süreci olarak piroliz incelenerek, Türkiye’de faaliyet gösterecek yıllık 20 bin ton atık lastik pirolizi gerçekleştirebilecek bir model tesis için yapılabilirlik çalışması gerçekleştirilerek model tesis için teknik detaylar ve maliyet analizi belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre, kurulabilecek atık lastik pirolizi model tesisinin oldukça karlı olduğu ve yatırım miktarını kısa sürede karşıladığı görülmektedir.

Title

WASTE TIRE MANAGEMENT AND FEASIBILITY STUDY FOR A MODEL WASTE TIRE PYROLYSIS PLANT

Abstract

Every year more than 10 millions tons of waste tires are produced in the world and this amount is increasing rapidly. This number is 200 thousands tons for Turkey. The natural decomposition of the waste tires in the environment takes a very long time and giving these waste tires directly to the environment is a big threat for human health and the environment. Consequently, waste management for these waste tires not only is neccessary but also required. At present time, waste hierarchy for the wastes is to prevent, reduce, reuse, recycle, energy recovery and disposal respectively. Waste management for waste tires consists of recycle, reuse, storage, energy and material recovery methods. From these methods, material recovery and from material recovery, pyrolysis can be considered as the appropriate method. With pyrolysis, valuable products such as carbon black, scrap steel and pyrolysis oil can be obtained from waste tires. Also, the pyrolysis gas that has been obtained can be used in the process. In this study, waste tire management, as a foremost waste tire management process pyrolysis has been examined and a feasibility study has been made for a model plant that can operate with a capacity of 20 thousands tons of waste tires per year and technical details of the model plant has been determined. The results show that, the waste tire pyrolysis model plant is quite profitable and the pay back period of the plant is very short.

Anahtar Kelime

Atık Yönetimi, Atık lastik, Piroliz, Yapılabilirlik çalışması

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :10221
Üniversite

506071007

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof Dr Z. Selma TÜRKAY, Doç Dr Hale GÜRBÜZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Şubat

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Burcu KAZAR

Başlık

BİTKİSEL YAĞLARDAN ETANOL EKSTRAKSİYONU İLE SERBEST YAĞ ASİTLERİN GİDERİLMESİNDE ELDE EDİLEN EKSTRAKT FAZINDAN KİMYASAL YÖNTEM KULLANARAK ÇÖZÜCÜ GERİ KAZANIMI

Özet

Bitkisel yağlarda asitliğin giderilmesinde, kirliliğe ve çevresel problemlere neden olmayan, daha az enerji ve kimyasalların kullanıldığı alternatif yöntemler gündemdedir. Çözücü ekstraksiyonu yöntemi, geleneksel olarak uygulanan diğer yöntemlere göre daha hafif proses koşullarında gerçekleşebildiği için dikkat çekmektedir. Birçok çalışma kısa zincirli alkollerin, özellikle etanol, kullanılarak yöntemin uygulanabilirliğini göstermektedir. Çözücü geri kazanımı ise düşük sıcaklıklarda distilasyon veya buharlaştırma ile kolayca gerçekleştirilebilmesine rağmen asitlik giderme işleminin bütününe bakıldığında en yüksek maliyetli basamaktır. Bu nedenle çalışmada, bitkisel yağlardan asitliğin giderilmesinde çözücü ekstraksiyonu teknolojisinin kullanıldığı durum için özellikle çözücü geri kazanımı aşaması dikkate alınarak bu basamak için alternatif bir yöntem incelenmiştir. İncelenen yöntem, alkol (etanol) fazındaki serbest yağ asitlerinin kalsiyum hidroksit kullanılarak kalsiyum sabunları halinde çöktürülmesine dayanmaktadır. Bu amaçla, çözücü geri kazanımı işleminde yağın asitliğinin, ekstrakt fazda bulunabilecek safsızlıkların, ekstraksiyonda kullanılan etanolün su içeriğinin etkisi ve karıştırma hızının, kalsiyum hidroksidin serbest yağ asidine oranının etkisi deneysel olarak saptanmıştır.

Title

SOLVENT RECOVERY BY A CHEMICAL PROCESS FROM EXTRACT PHASE OBTAINED FROM DEACIDIFICATION OF VEGETABLE OIL BY ETHANOL EXTRACTION

Abstract

The present trend in the deacidification of edible oils is using alternative methods, which avoid pollution and ecological problems, use minimum energy and chemicals. Solvent extraction is a promising alternative for deacidification of edible oils, since it can be performed under more mild conditions in comparison to the traditional methods. Several studies have already shown that, this method is feasible when using short-chain alcohols, especially ethanol, as solvent. Even though solvent recovery of extract stream can be easily carried out by evaporation or distillation at low temperatures, this step has the maximum economic impact on the whole deacidification process. Therefore, in this work the deacidification of vegetable oils by the solvent extraction technology, with special attention being given to the recovery of solvent by an alternative solvent recovery method was studied. The suggested method of solvent recovery is based on the precipitation of free fatty acids in the alcohol (ethanol) phase as calcium soaps by using calcium hydroxide as precipitating agent. For this aim, effects of the oil acidity, impurities and water content of ethanol on the extraction, effects of stirring rate and calcium hydroxide / free fatty acid ratio ratio on the solvent recovery were determined experimentally.

Anahtar Kelime

Asitlik giderme, çözücü ekstraksiyonu, çözücü geri kazanımı, kalsiyum sabunları, bitkisel yağ

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :10791
Üniversite

506071036

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Gülhayat NASÜN SAYGILI

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Tuğba BAŞARGAN

Başlık

PÜSKÜRTMELİ KURUTUCUDA HİDROKSİAPATİT-POLİMER MALZEMELERİN HAZIRLANMASI

Özet

Bu çalışmada, hidroksiapatit-polimer malzemelerin püskürtmeli kurutucu yardımıyla üretilmiştir. Polimer olarak polivinil alkol ve kitosan kullanılmıştır. Hidroksiapatit-Polivinil alkol kompozitleri fiziksel karıştırma ve in situ biyomimetik yöntemle üretilmişlerdir. Hazırlanan kompozitleri püskürtmeli kurutucu ve etüvde kurutularak, farklı kurutma yöntemlerinin tozlar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca, farklı molekül ağırlığındaki polivinil alkol kullanılarak, polimerin molekül ağırlığı değişiminin kompozitler üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Hidroksiapatit-Kitosan kompozitleri püskürtmeli kurutucu yardımıyla elde edilmiş ve püskürtmeli kurutucu parametrelerinden olan giriş hava sıcaklığının kompozitler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen tozların karakterizasyonu X-Işınları Difraktometresi (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), X-ışınları Floresans (XRF) ve partikül boyut (Mastersizer, ZetaPals) analizleri yapılarak incelenmiştir.

Title

PRODUCING HYDROXYAPATITE-POLYMER MATERIALS BY SPRAY DRYING TECHNIQUE

Abstract

In this study, hydroxyapatite-polymer materials was produced by using spray dryer. Polyvinyl alcohol and chitosan were used as polymer sources in the content of the work. The composites of hydroxyapatite-polyvinyl alcohol were sythesized by physical mixing and in situ biomimetic methods. Hydroxyapatite-polyvinyl alcohol composites were produced by either being dried in an oven or by using a lab scale spray dryer to compare the different drying methods on the structure of the powders. Additionally, the effect of the molecular weight of polymer on the composite structure was investigated by using different molecular weights of the polyvinyl alcohol. Hydroxyapatite-Chitosan composites were produced by spray drying, and the effect of the drying temperature on the composite structure was investigated. Produced powders were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), X-ray Fluorescence (XRF) and particle size (Mastersizer, ZetaPals) analyses.

Anahtar Kelime

Hidroksiapatit, Püskürtmeli kurutucu, Polivinil alkol, Kitosan

Bilim Kodu

6030101




Sıra No :11091
Üniversite

506081008

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

F. Seniha GÜNER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Eylül

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Emre KISASÖZ

Başlık

KALSİT KATKILI POLİPROPİLEN RASTGELE KOPOLİMER KOMPOZİTLERİN REOLOJİK ÖZELLİKLERİ

Özet

Bu çalışmada kalsit/ polipropilen rastgele kopolimer (PP-R) kompozitlerinin hazırlama metodunun optimizasyonu termokinetik karıştırıcı ve/veya çift vidalı ekstruder kullanılarak yapıldı. Karışım şartları, polimer degredasyonunu minimuma indirecek ve katkı maddesi dağılımını optimuma çekecek şekilde belirlendi. Bu amaçla altı farklı metod denendi. Kalsit ve PP-R’ yi karıştırmada en iyi yöntemin altıncı metod olduğuna karar verildi. Yüzey işlemi görmüş ve yüzey işlemi görmemiş kalsit katkılı PP-R kompozitler farklı katkı oranlarında altıncı hazırlama metoduna göre hazırlandı. Bu kompozitlerin reolojik özellikleri farklı sıcaklıklarda kayma hızı taraması, dinamik deformasyon taraması ve düşük genlikli osilasyon testleriyle incelenerek belirlendi. Kompozitlerin gerilim ve sıcaklık altındaki performansını belirlemek için dinamik mekanik analiz uygulandı.

Title

RHEOLOGICAL PROPERTIES OF CALCITE FILLED POLYPROPYLENE RANDOM COPOLYMER COMPOSITES

Abstract

In this study, the optimization of preparation method for calcite/ polypropylene random copolymer composites is achieved by using thermokinetic mixer (TKM) and/or twin screw extruder (TSE). The mixing conditions are chosen to minimize polymer degradation and achieve optimal homogenization of the filler. For this purpose, six different mixing methods are applied. It is determined that sixth preparation method is the best way to compound calcite and PP-R. Composites of surface treated and non-treated various particle sized calcite filled polypropylene with different filler loading have been prepared according to sixth preparation method. Their rheological properties have been studied by shear rate sweep, dynamic strain sweep and small-amplitude oscillatory shear, and compared to those of the corresponding composites of various particle size of calcite at different temperatures. To ascertain the performance of these composite under stress and temperature, dynamic mechanical analysis has been applied.

Anahtar Kelime

reoloji, polipropilen kompozit, kalsit

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :10587
Üniversite

506081018

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Melek TÜTER

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Saadet KARASAN

Başlık

MISIR YAĞINDAN KONJUGE LİNOLEİK ASİT ÜRETİMİNİN OPTİMİZASYONU VE ÜRE FRAKSİYONLAMA YÖNTEMİ İLE ZENGİNLEŞTİRİLMESİ

Özet

Bu çalışmada, mısır yağından alkali izomerizasyon reaksiyonu ile gıda ve farmasötik amaçlar için uygun konjuge linoleik asit (KLA) elde edilmiş ve Tepki Yüzey Metodolojisi ile reaksiyon koşullarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Mısır yağı; doymuş yağ oranı düşük, linoleik asitçe zengin ve insan sağlığı üzerine pek çok olumlu etkileri olan bir bitkisel yağ çeşididir. KLA, gıda ürünlerinde kullanılan, vücudumuza fizyolojik yararlar sağlayan fonksiyonel bileşiklerden biridir. Özellikle ruminant hayvanlardan elde edilen ürünlerde bulunan KLA, bir omega-6 esansiyel yağ asidi olan linoleik asidin geometrik ve pozisyonel izomerlerinin ya da formlarının karışımını tanımlamak için kullanılan genel bir terimdir. Yapılan çalışmalar sonucunda KLA’nın yağ yakıcı, immüniteyi artırıcı, antikanserojen, antidiyabetik ve vücut komposizyonunu pozitif etkileyici özellikleri ile sağlığa faydalı olduğu bildirilmiştir. Optimizasyon için Yüzey Merkezli Küp Deney Tasarımı kullanılarak, optimum reaksiyon koşulları reaksiyon sıcaklığı 143ºC, katalizör konsantrasyonu 4,85 M ve reaksiyon süresi 2 saat olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda, %42,3 oranında KLA içeren izomerizasyon ürünü elde edilmiştir. Daha sonra, izomerizasyon ürünü üre fraksiyonlama yöntemi ile KLA’ca zenginleştirilmiştir. En fazla dönüşüm yağ asidi:üre oranının 1:2,25 ve üre:etanol oranının 1:7 oranında olduğu koşulda gerçekleşmiş, %62,5 KLA içeren ürün elde edilmiştir.

Title

OPTIMIZATION OF PRODUCTION OF CONJUGATED LINOLEIC ACID FROM CORN OIL AND ENRICHMENT BY UREA FRACTIONATION METHOD

Abstract

In this study, conjugated linoleic acid (CLA) that is suitable for food and pharmaceutical purposes is produced from corn oil by alcali isomerization reaction and reaction conditions are optimized applying to Response Surface Methodology. Corn oil is a kind of vegetable oils which includes low saturated fat, high linoleic acid ratio and has many health benefits. CLA is one of the functional foodstuffs which effects the body positively. CLA, which has major sources of products from ruminant animals, refers to a general class of positional and geometric conjugated isomers of the omega-6 essential fatty acid, linoleic acid. CLA reduces body fat, enhances immunity, anticancer, antidiabetic and has positive effects on body composition. According to the Face Centered Cube Experimental Design for optimization, the optimum reaction conditions are found as reaction temperature of 143ºC, amount of catalyst of 4,85M and time of 2 hours. In these conditions, isomerization product including CLA of 42,3% is gained. Then, the isomerization product is enriched by urea fraction method. Optimal enrichment conditions were determined as urea:fatty acid ratio of 1:2,25 and ethanol:urea ratio of 1:7. The experiments in these conditions result in the product of 62,5% CLA content.

Anahtar Kelime

Mısır yağı, Konjuge linoleik asit, Alkali izomerizasyon, Tepki yüzey metodolojisi, Üre fraksiyonlama yöntemi

Bilim Kodu

0




Sıra No :11021
Üniversite

506052001

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Hasancan OKUTAN

Tez Türü

Doktora

Ay

Temmuz

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Ahmet Alper AYDIN

Başlık

YENİ ORGANİK FAZ DEĞİŞİM MALZEMELERİNİN SENTEZİ VE TERMAL ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

Özet

Son on yılda artan dünya enerji talebi ve bu enerji talebini karşılamaya yönelik enerji arzının sınırlı olmasına karşılık artan fosil kaynaklı yakıt kullanımı sera gazı emisyonlarının artmasına sebep olmaktadır. Ancak, çevresel faktörler, dünya petrol rezervinin sınırlı olması ve bununla beraber yükselen ham petrol varil fiyatları, araştırmacıları yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması ve enerji verimliliği konularına yöneltmiştir. Yaşanan enerji dar boğazı ve buna bağlı çevresel konulardan ötürü bu doktora tezinde, yeni “organik faz değişim malzemeleri”nin sentezi ve termal özelliklerinin belirlenmesi ile en yaygın yalıtım malzemelerinden biri olan “poliüretan rijit köpük” malzemenin termal özelliklerinin iyileştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Bu çalışmada, ısı enerjisinin depolanmasına yönelik olarak yeni bir madde grubu olan tetradekanol yüksek esterlerinin sentezi ile ticari ürünün termal ve kimyasal analizleri başarı ile tamamlanmıştır. Tez kapsamında sunulan malzemelerin faz değiştirme sıcaklıkları 38oC ve 53oC arasında ve faz değiştirme entalpileri 201 kJ/kg ve 220 kJ/kg arasında değişmektedir. Çalışma kapsamında sunulan malzemeler incelenen diğer termal özellikleri ile beraber literatürde sunulan malzemelere göre oldukça iyi ısıl davranıma sahiptirler. Ayrıca, bu doktora çalışması kapsamında sunulan yeni organik faz değişim malzemelerinden ticari olan madde, dünya üzerindeki en yaygın yalıtım malzemelerinden biri olan poliüretan rijit köpüğün termal özelliklerinin iyileştirilmesinde kullanılmıştır. Yapılan analizler sonucunda kompozit malzemenin ısı depolama kapasitesinin % 34’e kadar artış gösterdiği belirlenmiştir.

Title

THE SYNTHESIS AND THERMAL PROPERTIES OF NOVEL ORGANIC PHASE CHANGE MATERIALS

Abstract

The energy consumption of the world’s population increased drastically during the last decades with increased fossil fuel consumption and carbon dioxide emissions. However, world’s limited crude oil reserves and rise in barrel prices triggered the researches on utilization of renewable energy sources and energy efficiency. As being conscious of the energy problems and related environmental issues, this PhD research is consisted of the synthesis and thermal analyses of novel “organic phase change materials” and enhancement of the thermal properties of “polyurethane rigid foam” with PCM to improve its insulation property. In this research, a new group of materials, which is high-chain fatty acid esters of myristyl alcohol, has been successfully introduced with related thermal and chemical analyses for thermal energy storage. The melting temperatures of the introduced materials and one commercial product are spread between 38oC and 53oC and the phase change enthalpy values vary between 201 kJ/kg and 220 kJ/kg which are quite high among the known organic and inorganic phase change materials. In addition to the investigation of a new group of organic phase change materials, utilization of the introduced commercial product in enhancement of the thermal properties of polyurethane rigid foam insulation material has also been studied. According to the analyses, the total heat absorption capacity is improved up to 34 %.

Anahtar Kelime

Faz değişim malzemeleri, Isı depolama, Yağ asidi esterleri, Poliüretan, FDM

Bilim Kodu

6030301




Sıra No :10930
Üniversite

506061006

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof.Dr. Gülhayat NASÜN-SAYGILI

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Çağatay MORAL

Başlık

KOLEMANİTTEN KALSİYUM FOSFAT ÇİMENTOSU ELDESİ

Özet

Bu çalışmada Kütahya Emet-Espey sahasından alınan kolemanit cevherinin üç farklı fosfat kaynağı ile farklı sıcaklık ve zaman aralıklarında reaksiyona sokularak kalsiyum fosfat çimentosu eldesi amaçlanmıştır. Kalsiyumca zengin olan kolemanit cevherinin 37oC ve 75oC sıcaklıklarda 1, 3, 6 ve 12 saat süren deneylerin sonucunda çözeltide bulunan fosfat iyonlarının yapıya bağlandığı; ve sonrasında 400oC ve 700oC sıcaklıkta üç saat süren ısıl işlemler sonucunda ise yapıya geçen fosfat iyonlarının kalsiyum ile bağ yaparak apatit formunu oluşturduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen numunelerin karakterizasyonu FTIR, XRD, SEM ve yapısındaki B2O3’ün çözünme analizleri analitik olarak yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, kolemanitin bazik bir fosfat kaynağı ile reaksiyonu ve elde edilen ürünün ısıl işleme tabi tutulmasıyla apatit yapının ede edilebileceği gözlemlenmiştir.

Title

PRODUCTION OF CALCIUM PHOSPHATE CEMENT USING COLEMANITE

Abstract

The objective of this study is to produce calcium phosphate cement using colemanite mineral which was provided from Kütahya Emet-Espey. In this study, colemanite was treated using three different phosphate sources in various temperatures (37oC and 75oC) and time (1, 3, 6 and 12 hours) intervals. The analyses showed that the phosphate ions bonded witth calcium ions that exist in the colemanite structure. After the thermal treatment of the produced samples at both 400oC and 700oC temperatures for three hours, the apatite form was obtained. FTIR, XRD, SEM and particle size analyses were used to characterize the samples. The dissolution of B2O3 from colemanite was also analysed analytically. The study showed that the apatite structure can be obtained from colemanite using a basic phosphate source and then the thermal treatment of the produced sample.

Anahtar Kelime

Kolemanit, Bor, Fosfat çimentosu, Hidroksiapatit

Bilim Kodu

6030101




Sıra No :10856
Üniversite

506001122

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. H. Ayşe Aksoy

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Ruchan DENİZ GİBBİNS

Başlık

SULU FAZ EXTRAKSİYONU İLE ASPİR TOHUMU YAĞI ÜRETİMİNDE ENZİM ETKİSİ VE OPTİMİZASYONU

Özet

Bu çalışmada, Alcalase 2.5L ve Celluclast 1.5L ticari enzimleri varlığında aspirden sulu fazda enzimatik ekstraksiyon yöntemiyle yağ eldesi incelenmiş ve reaksiyon parametreleri Celluclast 1.5L enzimi ile tepki yüzey metodu kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyon için 3 merkezli 17 tasarım noktasından oluşmuş 3 faktör ve 2 seviyeli kübik merkezi kompozit tasarım uygulanmıştır. Enzim miktarı, sıcaklık ve tampon çözelti pH’ının yağ miktarı üzerindeki etkileri bu metodla incelenmiştir. Reaksiyon parametreleri ile tepki arasındaki ilişkiyi veren ikinci dereceden polinomal bir denklem oluşturulmuş ve bu öngörülen denklemin elde edilen deneysel verilerle uygunluğunu saptamak için Statistica 7.0 programı kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucu en çok 79.7 verimle yağ elde edilmiştir. Yağ verimi üzerinde en etkili faktörlerin sırasıyla inkübasyon sıcaklığı, enzim miktarı ve tampon çözelti pH’ı olduğu saptanmıştır. Tepki yüzey metodu ile bağımsız değişkenler için belirlenen optimum noktalar 48.3 °C, 0.74 mL enzim ve 4.84 tampon çözelti pH’ıdır. Optimum noktada yürütülen deneyler sonucunda teorik olarak beklenen % 28.2 lik yağ miktarına karşılık % 27.1±0.9 lik yağ miktarı bulunmuştur. Yağ miktarı için elde edilen deneysel veriler ile model denklemden elde edilen tahmini tepki değerleri arasındaki lineer bağlantının korelasyon katsayısı 0.9866 olup model denklemin güvenilirliğini desteklemiştir. Soxhlet ve enzimatik ekstraksiyonla elde edilen yağların asit değeri, sabunlaşma değeri, sabunlaşmayan madde miktarı, serbest yağ asidi bileşimi ve kırılma indisi gibi fizikokimyasal özellikleri analiz edilerek kıyaslanmış ve benzer özellikler gösterdikleri saptanmıştır. Sonuçlar literatürdeki çalışmalarla karşılaştırıldığında, önerilen yöntemlerle geliştirilen aspirin sulu ortamda enzimatik ektraksiyonun mühendislik açısından yeter yakınsaklığı sağladığı gözlenmiştir.

Title

OPTIMIZATION OF AQUEOUS ENZYMATIC OIL EXTRACTION FROM SAFFLOWER VIA RESPONSE SURFACE METHODOLOGY

Abstract

In this study, aqueous enzymatic oil extraction of safflower assisted by Alcalase 2.5L and Celluclast 1.5L enzymes was investigated and the reaction parameters were optimized via response surface methodology using Celluclast 2.5L. A three-factor, three-level cubic central composite design requiring a total of 17 design points with 3 centre points was employed for the optimization. The combined effect of enzyme amount, buffer solution pH and incubation temperature on oil amount was evaluated by this method. The obtained experimental data were computed by using Statistica 7.0 software to fit the second-order polynomial model predicted for the optimization. As a result of the optimization, the maximum oil amount and yield were 33.3 (% w∕w) and 79.7 (% w∕w), respectively. Incubation temperature was the most significant factor on the amount of oil extracted followed by enzyme amount and buffer solution pH. The optimum conditions were determined as follows: temperature, 48.3 °C; enzyme amount, 0.74 mL (0.6321 AU); pH, 4.84. At this critical point, 28.2 (% w∕w) oil amount was observed. The predicted critical values were experimentally verified and an oil amount of 27.1±0.9 (% w∕w) was achieved. The experimental data for oil extraction yield obtained with Celluclast 1.5L correlated very well with process parameters, resulting in a model with high correlation coefficient for the oil amount (R2 = 0.9866). Finally, the physicochemical properties of the oils extracted by Soxhlet extraction and aqueous enzymatic extraction were compared in respect to their acid value, saponification value, unsaponified matter, free fatty acid composition and refractory index and it was observed that the enzyme treatment did not have any determining effect on these properties of the resulting oil. The comparison of the results with the examples given in the literature was in a good agreement.

Anahtar Kelime

Aspir ekstraksiyonu, Enzimatik ekstraksiyon, Sulu faz ekstraksiyonu, Enzimatik ekstraksiyon optimizasyonu

Bilim Kodu

603




Sıra No :11088
Üniversite

506081017

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Özgül TAŞPINAR

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Ekim

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Polat Tuğrul YAZOĞLU

Başlık

PİRİNÇ KABUĞU KÜLÜNDEN ÜRETİLEN KALSİYUM SİLİKATIN VE AKTİF KARBONUN AĞIR METAL ADSORPSİYON ÖZELLİKLERİNİN KIYASLANMASI

Özet

Su yaşamımız ve doğa için vazgeçilmez bir madde olup teknolojinin gelişmesiyle birlikte dünyada temiz su kaynakları giderek azalmaktadır. Özellikle endüstriyel atıklar, suları ağır metallerce zengin hale getirirken, bu durum canlı hayatını önemli ölçüde tehdit etmektedir. Bilindiği üzere ağır metaller canlıların sağlığı için oldukça zararlı olup besin zincirinde birikmesi sonucu insanlar için de oldukça tehlikeli hale gelmektedir. Bu nedenle bu ağır metallerin atık sulardan giderilmesi ekolojik sistemin korunması açısından da önem taşımaktadır. Atık sulardan ağır metallerin giderilmesinde adsorpsiyon yöntemi oldukça yaygın bir yöntemdir. Adsorpsiyon yöntemi sonucu ağır metaller adsorbanın ya gözeneklerine hapsolur ya da kimyasal olarak bu adsorbanlara bağlanır. Adsorpsiyon yönteminde giderimi sağlayan ajanlara adsorban adı verilir. Adsorbanların iyi adsorpsiyon yapabilmesi için yüzey alanlarının geniş ve gözenek çaplarının yüksek olması gerekir. Endüstride kullanımı en yaygın olan ve en çok bilinen adsorban aktif karbondur. Aktif karbon bu alanda yeterli verimi sağlamasına karşın üretiminin yüksek maliyetli oluşu ve bu durumun ticari olarak satış fiyatına da yansıması, aktif karbona alternatif olabilecek adsorbanların bulunmasını önemli hale getirmiştir. Bu çalışmada da atık sulardan bakır, kurşun ve çinko iyonlarının giderilmesi yapılmıştır. Adsorban olarak ise aktif karbonla birlikte pirinç kabuğu külü, tekrar yakılmış pirinç kabuğu külü, bundan üretilmiş kalsiyum silikat ve kalsiyum silikat-aktif karbon karışımı adsorban olarak kullanılmıştır.

Title

COMPARISON OF HEAVY METAL ADSORPTION CAPACITY OF CALCIUM SILICATE PRODUCED FROM RICE HULL ASH AND ACTIVATED CARBON

Abstract

Water is an indispensible item for our life and nature and fresh water resources in the world is decreasing with the development of technology. Particularly by industrial wastes, water becomes rich by heavy metals and this situation dramatically threats organisms. As is known, heavy metals are quite harmful to the health of living organisms the results accumulated in the food chain is becoming very dangerous for people. Therefore, removal of heavy metals from waste water, is important for protection of ecological systems. In removing heavy metals from waste water adsorption method is relatively common procedure. As the result of adsorption method heavy metals are trapped in the pores of adsorbents or chemically binds these adsorbents. The agents provide the adsorption removal method is called the adsorbent. The large surface area and high pore diameter can be better for adsorbents for better adsorption. The most widely used and best known adsorbent in industry activated carbon. In this area activated carbon provides sufficient yield. Despite the high cost of production and commercialization of these cases also reflect the sale price, made finding of alternative adsorbents important.In this study, removal of copper, lead and zinc ions from waste water, were made. With the activated carbon, rice hull ash, reburned rice hull ash, calcium silicate produced from rice hull ash and mixture of calcium silicate-activated carbon is used as adsorbent.

Anahtar Kelime

Pirinç kabuğu külü, kalsiyum silikat, ağır metal, adsorpsiyon

Bilim Kodu

6030302




Sıra No :10790
Üniversite

506081009

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. A.Nursen İpekoğlu

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Erdem Hasret

Başlık

HİDROKSİAPATİT SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU VE ADSORBAN ÖZELLİĞİNİN İNCELENMESİ

Özet

Vücudun zarar görmüş parçalarının değişimi ve yeniden yapılandırılması için kullanılan seramik malzemelere biyoseramik denir. Kalsiyum fosfat seramikleri arasında bulunan hidroksiapatit, kemiklerin ve dişlerin mineral yapısına benzerliğinden dolayı bu grubun dikkat çekici bir elemanıdır. Hekzagonal kristal yapıya sahip olan hidroksiapatitin kimyasal formülü Ca10(PO4)6(OH)2 ve Ca/P mol oranı 1,67’dir. Biyoaktiflik ve biyouyumluluk özeliklerinden dolayı biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, hidroksiapatitin kurşun, çinko, kuşun, kobalt, kadmiyum vb. gibi birçok ağır metali ve çok çeşitli ilaç etken maddeleri, boyarmaddeler, enzimler, proteinler gibi maddeleri adsorplaması üzerine yapılan çalışmalar iyi ve etkin bir adsorban malzeme olduğunu ortaya koymuştur. Yüksek biyouyumluluğu, kimyasal inertliği, korozyon direnci vb. gibi özellikleri nedeniyle vücut içerisinde de adsorban malzeme olarak kontrollü salınım, zararlı malzemelerin uzaklaştırılması ve benzeri işlemlerde rahatlıkla kullanılabilmektedir. Bu çalışmada ilk olarak çöktürme yöntemi ve mikrodalga ışınımı yardımıyla HA sentezi gerçekleştirilmiştir. Çeşitli proses parametrelerinin, (pH, sıcaklık, mikrodalga ışınımı) ürünün yapısı ve özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Ürün karakterizasyonu için FTIR, XRD ve SEM cihazlarından faydalanılmıştır. Hayvan kemiğinden doğal olarak elde edilen HA, ticari HA ve üretilecek sentetik HA tozlarının, ağır metal iyonlarını adsorpsiyonu karşılaştırılmıştır. Adsorpsiyon işlemi üzerine pH, adsorban miktarı, konsantrasyon, temas süresi, adsorban çeşidi gibi farklı parametrelerin etkileri incelenmiştir. Adsorpsiyon deneylerinde konsantrasyon değerleri atomik absorbsiyon spektrometresinden yararlanılarak elde edilmiştir.

Title

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF HYDROXYAPATITE AND INVESTIGATION OF ITS ADSORBENT PROPERTIES

Abstract

The ceramics used for the alteration and renovation of damaged parts of human body are called bioceramics. Hydroxyapatite is a promising member of the calcium phosphate ceramics because of its similarities with the human bone and teeth structure. The chemical formula of hydroxyapatite, which has a hexagonal crystal structure, is Ca10(PO4)6(OH)2, and its Ca/P molar ratio is 1,67. It has been used extensively for biomedical applications due to its bioactive and biocompatible properties. Moreover, studies including the adsorption of pigments, enzymes, proteins, various drug agents and heavy metals such as lead, zinc, cadmium, cobalt, etc. demonstrate us that it is a good and efficient adsorbent. It can also be used as an adsorbent in processes such as controlled release of some substances, eliminating toxic materials, and alike operations because of its high biocompatibility, chemical inertness, corrosion resistance etc. in body environment. In this study, initially the synthesis of HA will be performed both by wet precipitation and by microwave assisted techniques. The effects of several process parameters (pH, temperature, microwave radiation) on the structure and the properties of the product will be studied. The characterization of the product will be implemented by using FTIR, XRD and SEM devices. Adsorption properties of the synthetic, natural and commercial HA will be compared by examining the heavy metal ions adsorption. The effects of several parameters such as pH, concentration, contact time, adsorbent type, and adsorbent quantity on the adsorption process have been investigated. In these experiments, the concentration values of the solutions are determined by using atomic absorption spectrometer.

Anahtar Kelime

Biyomalzemeler, Hidroksiapatit, Yaş çöktürme, Adsorpsiyon

Bilim Kodu

6030302




Sıra No :11027
Üniversite

506081013

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Dursun Ali ŞAŞMAZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Eylül

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Onur UYSAL

Başlık

EKZOTERMİK (ISI YAYAN) KİMYASAL REAKTÖRÜ SİMÜLE EDEN BİR ISIL SİSTEMİN DİNAMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Özet

Kimyasal reaktörler, kimyasal maddeler üreten bir kuruluşun en önemli cihazlarıdır. Bu reaktörler içinde ekzotermik ısı yayan reaktörlerde özel bir öneme sahiptirler. Çünkü ekzotermik kimyasal reaktörler kendi kendine dengeye gelemeyen (non-self regulating) cihazlardır. Sıcaklığın artması reaksiyonun ilerlemesine, reaksiyonun ilerlemesi de sıcaklığın artmasına neden olduğu için denge sıcaklığındaki çok küçük değişimler bile karasızlığa sebep olabilir. Bu nedenle ekzotermik bir kimyasal reaktörün sıcaklık değişimine uğradığında vereceği cevabın önceden bilinmesi pratik açıdan çok önemlidir. Muhtelif giriş değişkenlerine göre dinamik cevabın eldesi amacıyla dijital simülasyon yapmak kaçınılmazdır. Böyle bir dinamik simülasyonun yapılabilmesi için reaktörün dinamik parametreleri belirlenmelidir. Bu çalışmada ekzotermik kimyasal reaktörü fiziksel olarak simüle eden bir ısıl sistem oluşturulmuş ve bu ısıl sistemde basamak ve darbe testleri yapılarak reaktörün dinamik parametreleri tespit edilmiştir. Ayrıca, bu tespitlerden sonra reaktörün dijital simülasyonu yapılarak basamak, darbe ve sinüsoidal girişlere cevabı elde edilmiş, kararlılık şartları belirlenmiş ve kontrol edici tasarımı yapılmıştır.

Title

EXAMINATION OF THE DYNAMICAL BEHAVIOUR OF A THERMAL SYSTEM SIMULATING AN EXOTHERMIC CHEMICAL REACTOR

Abstract

Chemical reactors are the essential equipments of a plant producing chemicals. Exothermic reactors play a significant role among all. Exothermic chemical reactors are non-self regulating equipments that can balance themselves. Even a small variation in the equilibrium temperature causes instability, since an increase in the temperature proceeds the reaction and the progress of a reaction increases the temperature. Therefore, it is practically essential to foreknow the response of an exothermic chemical reactor to a possible temperature variation. It is necessary to perform digital simulations in order to obtain the dynamical response according to input variables. And thus dynamical parameters of the reactor should be determined. In this project a thermal system, which physically simulating the exothermic chemical reactor has been established and the dynamic parameters of this thermal system determined by applying various forcing functions. With the digital simulation of the reactor various response has been obtained against to step, impact and sinusoidal input and stability conditions have been determined and controller designed.

Anahtar Kelime

kimyasal reaktör, deneysel ve teorik analiz, tanımlama

Bilim Kodu

6030202




Sıra No :10740
Üniversite

506081011

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. Reha YAVUZ

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Gümrah GİRAY

Başlık

SÜLFONAMİD ESASLI N-METİL-D-GLUKAMİN FONKSİYONLU POLİMERİK SORBENTLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOR GİDERİMİ

Özet

Bor kimya, ilaç, deterjan, kozmetik, gübre, nükleer vb. sanayilerde 250’yi aşkın kullanım alanına sahiptir. Bor, canlılar için önemli bir elementtir. Bor, belirli bir değere kadar canlılar üzerinde olumlu etki yapmakta, limit değerin aşılması durumunda toksik etkiye neden olmaktadır. Bor madeni işletmelerinde ortaya çıkan atık sular çevresel kirliliğe yol açmakta ve canlılara zarar vermektedir. Bundan dolayı atık sulardan bor giderimi gereklidir. Bu çalışmanın amacı, bor üretim işletmelerinde ortaya çıkan yüksek bor içerikli atık suyun içerisinde bulunan borun yeniden kullanılabilir hale getirilmesi ve böylece bu işletmelerde ortaya çıkan atık suyun toksik etkilerinin önlenmesidir. Bu amaçla, bor içeren çözeltilerdeki bor iyonlarıyla kompleks oluşturabilecek çoklu hidroksil yapıya sahip sülfonamid esaslı N-Metil-D-Glukamin ile fonksiyonel hale getirilmiş polimerik bir adsorbent (PS-NMG) kullanılarak, kesikli adsorpsiyon-desorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon süresinin, adsorban miktarının, sıcaklığın, ortam pH değerinin, başlangıç çözelti derişiminin adsorpsiyona etkileri, deneysel sistematik yaklaşımı ile incelenmiştir. Bunun yanı sıra, desorpsiyon ve desorpsiyon-yeniden adsorpsiyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. En iyi bor iyonu adsorpsiyonu şu koşullar için elde edilmiştir: adsorpsiyon süresi : 60 dak.; sıcaklık : 25 oC; pH : 7,7. Desorpsiyon için en uygun çözeltinin 0,5 N H2SO4 olduğu ve hemen hemen %100 etkinlik ile bor iyonlarının geri kazanılabildiği belirlenmiştir. Adsorban numunenin desorpsiyon-yeniden adsorpsiyon döngü çalışması gerçekleştirilmiştir. Her döngüde adsorbanın etkinliği bir miktar azalmış olup, bu değer 5. döngüde %75 mertebesine inmiştir.

Title

BORON REMOVAL FROM AQUEOUS SOLUTIONS BY SULPHONAMID BASED N-METHYL-D-GLUCAMIN FUNCTIONALIZED POLYMERIC ADSORBENT

Abstract

Boron has more than 250 applications in different industrial areas such as chemistry, pharmaceutical, detergency, cosmetics, fertilizer, nuclear etc. Boron has importance for alives. Boron has some positive effects for alives unless it exceeds a limiting value, it causes some toxic effects above the limiting value. Waste water resulted from boron mine plants causes water pollution and damages the alives. Therefore, boron removal from waste water is necessary. The aim of this study is to both prevent the toxic effects of waste-waters resulted in boron production plants and reutilization of boron in such waste-waters in which has high boron content. For this purpose, batch adsorption-desorption experiments were performed using a sulphonamid based polymeric adsorbent functionalized with N-Methyl-D-Glucamine (PS-NMG) containing multihydroxyl group which have ability to make complex with boron ions in boron containing solutions. Effects of contact time, adsorbent dosage, temperature, pH value of the solution, initial boron concentration of the solution on adsorption were investigated systematically. Moreover, desorption and desorption-readsorption studies were also performed. The best boron ion adsorption was obtained for the following conditions: contact time : 60 min.; temperature : 25 oC; pH : 7,7. Desorption studies revealed that 0.5 N H2SO4 solution was the best for desorption of the adsorbent. It caused almost 100 % recovery of the boron ions from the adsorbent. Desorption-readsorption cycle studies of the adsorbent were performed. Adsorption performance of the adsorbent was decrased in some degrees in each cycle and it reduced to 75% at the end of 5th cycle.

Anahtar Kelime

Bor, Adsorpsiyon, Polimerik Adsorban Reçine, Desorpsiyon

Bilim Kodu

6030101




Sıra No :10696
Üniversite

506081010

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. Hasancan OKUTAN

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Temmuz

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Eylem Gözde YARICI

Başlık

KÜKÜRT DİOKSİTİN ISI TRANSFER YAĞLARINDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN SICAKLIĞA BAĞLI DEĞİŞİMİNİN ARAŞTIRILMASI

Özet

Bu çalışmada, kükürt dioksitin iki farklı sıvıdaki çözünürlüğü fiziksel absorpsiyon temelinde incelenmiştir. Ayrıca sıcaklığın kükürt dioksit çözünürlüğü üzerine etkisi de araştırılmıştır. Deneylerde BP ve Mobil firmalarına ait iki farklı apolar ısı transfer yağı kullanılmıştır. Seçilen yağların alevlenme, yanma ve kaynama noktalarının oldukça yüksek olduğundan geniş bir sıcaklık aralığında güvenli bir şekilde çalışmak mümkün olmuştur. Kükürt dioksit ve Transcal N ile yapılan deneyler 20°C-140°C sıcaklık aralığında, kükürt dioksit ve Mobiltherm 605 ile yapılan deneyler ise 20°C-60°C sıcaklık aralığında yürütülmüştür. Gerekli kütle transfer hesaplamaları yapılarak kükürt dioksit çözünürlüğü mol kesri, Henry sabiti, Ostwald katsayısı ve yağın birim hacmindeki çözünürlük olarak ifade edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre kükürt dioksit çözünürlüğünün artan sıcaklık ile birlikte azaldığı gözlenmiştir. Isı transfer yağlarının kükürt dioksit absorplama kapasiteleri karşılaştırıldığında her iki yağın kükürt dioksit absorplama kapasitelerinin birbirine çok yakın olduğu görülmüştür.

Title

THE TEMPERATURE DEPENDENCE OF SOLUBILITY OF SULFUR DIOXIDE IN HEAT TRANSFER OILS

Abstract

In this study, the solubility of sulfur dioxide in two different liquids has been investigated on the base of physical absorption. Also, the effect of temperature on the sulfur dioxide solubility has been studied. In the experiments, two different nonpolar heat transfer oils which belong to BP Company and Mobil Corporation, respectively, have been used. Since the flash, fire and boiling points of selected oils are relatively high, it is possible to work safely in a wide temperature range. The experiments made with sulfur dioxide and Transcal N were performed in 20°C-140°C temperature interval, while those made with sulfur dioxide and Mobiltherm 605 were carried out in a temperature range of 20°C-60°C. By making necessary mass transfer calculations the solubility of sulfur dioxide has been expressed in mole fraction, Henry’s constant, Ostwald’s coefficient and solubility in unit volume of oils. According to the obtained results it has been observed that the solubility of sulfur dioxide decreases with increasing temperature. When sulfur dioxide absorption capacities of heat transfer oils have been compared, it has been seen that the sulfur dioxide absorption capacities of both oils are very close to each other.

Anahtar Kelime

Kükürt dioksit, Çözünürlük, Absorpsiyon, Isı transfer yağı, Henry sabiti, Ostwald katsayısı

Bilim Kodu

6030101




Sıra No :10695
Üniversite

506081022

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. G. Yıldız YÜKSEL

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Sündüs ALDEMİR

Başlık

FARKLI YAPIDAKİ POLİAKRİLAMİD POLİMERLERİN FLOKÜLAN OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

Özet

Türkiye, dünyanın en büyük tinkal cevheri yataklarına sahiptir. Tinkal cevheri, suda çözünmeyen safsızlıklar içerir. Tinkalden boraks dekahidrat ve boraks pentahidrat üretimlerinde, bu safsızlıkların boraks çözeltilerinden ayrılması flokülasyon işlemi ile yürütülmektedir. Bu amaçla flokülan olarak poliakrilamid ve polietilen oksit polimerler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, farklı kimyasal yapı ve molekül ağırlığındaki poliakrilamid polimerlerin sentezi gliserin-Ce(IV), etilen glikol-Ce(IV), isopropanol-Ce(IV) ve aseton gliserol-Ce(IV) redoks çiftleri kullanılarak yapılmıştır. Sentezlenen polimerler hidroliz edilerek, çeşitli anyoniklik derecesine sahip polimerler elde edilmiştir. Tüm polimerler, tinkal cevherinin içerdiği safsızlıkların flokülasyonunda kullanılmıştır. Deneyler jar-test cihazı kullanılarak yürütülmüş, polimerlerin flokülasyon davranışları hem kendi aralarında hem de ticari polimerler ile kıyaslanmıştır. Flokülasyona, flokülanın yapısı, yük yoğunluğu, flokülasyon sıcaklığı, süspansiyonun boraks konsantrasyonu ve süspansiyonun katı içeriği gibi değişkenlerin etkisi incelenmiştir. Ayrıca sentezlenen poliakrilamid polimerlerin polietilen oksit ile birlikte kullanımı incelenmiştir. Sonuçlara göre sıcaklığın artması flokülasyon işlemi üzerinde olumsuz etki gösterirken, süspansiyonun katı içeriğinin ve boraks konsantrasyonunun artması flokülasyonu iyileştirmiştir. Yüksek sıcaklık, boraks konsantrasyonu ve katı içeriğinde lineer polimerler daha etkin olmuştur ancak farklı deney koşullarında farklı sonuçlar gözlenmiştir.

Title

THE USE OF POLYACRYLAMIDE POLYMERS WITH DIFFERENT STRUCTURE AS FLOCCULANT

Abstract

Türkiye has the largest tincal ore deposit of the world. Tincal ore contains water insoluble materials. In the production of borax decahydrate and pentahydrate, seperation of these impurities from borax solutions is done by flocculation operation. For this purpose, polyacrylamide and polyethylene oxide polymers are used as flocculants. In this study, polyacrylamide polymers with different chemical structure and molecular weight were synthesized by using glycerol-Ce(IV), ethylene glycol-Ce(IV), isopropanol-Ce(IV) and acetonglycerol-Ce(IV) redox pairs. By hydrolysis of synthesized polymers, polymers with varying anionicity were obtained. All polymers were used on the flocculation of water insoluble materials in tincal ore. Flocculation behaviours of polymers were compared with each other and commercial polymers by using jar-test device. The effect of flocculant structure, charge density, flocculation temperature, borax concentration and solid content on flocculation were investigated. Also, the use of synthesized polyacrylamide polymers with polyethylene oxide was investigated. According to the results, increase in the solid content and borax concentration of the suspension, enhance the flocculation while increase in the temperature causes adverse effects. At high temperature, solid content and borax concentration, linear polymers are the most effective flocculants, but different results were observed at different experimential conditions.

Anahtar Kelime

Flokülasyon, Poliakrilamid, Tinkal Cevheri, Polimerizasyon, Redoks Polimerizasyonu

Bilim Kodu

6030300




Sıra No :10657
Üniversite

506071019

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Doç. Dr. Göktuğ AHUNBAY

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Temmuz

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Melisa Panos

Başlık

POLİÜRETAN YÜZEYLERE FİBRONEKTİN ADSORPSİYONUNUN MOLEKÜLER SİMÜLASYONU

Özet

Malzeme yüzeylerine protein adsorbsiyonu tıbbi implantların biyouyumluluğu açısından önemli rol oynamaktadır. Protein adsorbsiyon mekanizmasını açıklamada deneysel yöntemlerin yetersiz olduğu görülmektedir. Moleküler modelleme ve bilgisayar simülasyonları biyomateryallerin biyolojik ortamdaki performanslarına yeni bir bakış açısı sağlamaktadır. Bu çalışmada, farklı konumlardaki fibronektin tip І modülünün iki farklı poliüretan yüzeyi üzerindeki adsorbsiyon mekanizmaları moleküler mekanik (MM) simülasyon yöntemi ile incelenmiştir. İlk olarak kristalin ve amorf iki poliüretan yüzeyleri (sırasıyla PU1 ve PU2) modellenmiş ve yapısal özellikleri hesaplanmıştır. Daha sonra yüzey ile polimer arasındaki adsorbsiyondan kaynaklanan etkileşim enerjisindeki değişimleri analiz etmek amacıyla her bir konum için enerji minimizasyonları uygulanmış ve madde yüzeyinden 3,5 ve 7Å uzaklıktaki amino asitlerin sayıları belirlenmiştir. Polimer yüzeyinden 7Å mesafede bulunan amino asitlerin yüzeye adsorplanmış kabul edilmesinin en doğru yaklaşım olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre daha fazla hidrofilik olan PU1 yüzeyi fibronektin ile PU2 yüzeylerine kıyasla daha güçlü etkileşim göstermektedir. Bu durum, kristal PU1 in düzgün bir yüzeye sahip olmasına ve böylece protein ile daha iyi ilişki kurabilmesine dayandırılabilir. Ayrıca adsorpsiyon çalışmalarında amino asitlerin için ψ ve Φ bağ açılarındaki değişim incelenmiştir. Bu bilgi polimer yüzeylerinin protein adsobsiyonunu artıracak şekilde fonksiyonel gruplarla şekillendirilmesi için kullanılabilir.

Title

MOLECULAR SIMULATION OF FIBRONECTIN ADSORPTION ON POLYURETHANE SURFACES

Abstract

Protein adsorption on material surfaces play a key role in the biocompatibility of medical implants. Experimental methods are insufficient in the explanation of protein adsorption mechanism. Molecular modeling and computer simulations can provide a new aspect at the atomistic level about the performance of biomaterials in a biological environment. In this study, the adsorption mechanism of fibronectin type I module with different orientations on two different polyurethane surfaces studied by molecular mechanic (MM) simulations. Firstly, crystalline and amorphous two polyurethane (PU1 and PU2, respectively) surfaces were modeled and structural properties were estimated. Then, energy minimizations were carried out for each orientation, to analyze changes in the interaction energy between the surface and polymer due to adsorption, and the number of amino acids within a distance of 3,5 and 7Å from the surface was determined. 7Å distance from the polymer surface accepted best predictors for protein adsorption. Adsorption simulations showed that fibronectin was adsorbed more strongly on PU1 surface compared to PU2 surface, although the latter is less hydrophilic. This can be explained by the regular surface structure of crystalline PU1, allowing a better contact with the protein. Furthermore, the changes of ψ and Φ angles of the amino acids upon adsorption were also monitored. This information can be used to tailor polymer surfaces with functional groups to enhance protein adsorption.

Anahtar Kelime

Moleküler Simülasyon, Protein Adsorpsiyonu, Biyomalzeme

Bilim Kodu

6030000




Sıra No :10605
Üniversite

506061008

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Yrd.Doç.Dr. Devrim Barış KAYMAK

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Mayıs

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Denizhan YILMAZ

Başlık

RELATİF UÇUCULUĞUN ÜÇ BİLEŞENLİ REAKTİF DİSTİLASYON KOLONLARININ SICAKLIĞA DAYALI DOLAYLI KONTROLÜNE ETKİSİ

Özet

Bu Çalışmada, iki reaktan-bir ürün içeren reaksiyon sistemleri için bileşenler arasındaki bağıl uçuculuğun yatışkın hal tasarım ve kontrolüne etkileri incelenmemiştir. İlk olarak, birbirleri arasındaki bağıl uçuculukların sıcaklıktan bağımsız sabit iki olduğu kabul edilen kimyasallar için yatışkın hal kolonu tasarımı yapılmıştır. Bu kolon, optimizasyon değişkenleri olan sıyırma rafı sayısı, reaktif raf sayısı ve operasyon basıncı kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyonu yapılan kolon, toplam yıllık maliyet açısından minimum değere sahiptir ve temel tasarım olarak ele alınmıştır. Daha sonra, temel tasarıma farklı bağıl uçuculuğa sahip kimyasalların beslenmesi sonucu oluşacak etkiler incelenmiştir. Sonraki aşamada, bağıl uçuculukları sıcaklığa bağlı, sıcaklık artışıyla uçuculuları birbirine yaklaşan bu kimyasallar için optimum yatışkın hal kolon tasarımları elde edilmiştir. İkinci aşamada, yatışkın hal tasarımları yapılan kolonlar için üç farklı sıcaklığa dayalı dolaylı kontrol yapısı tasarlanmıştır. Tasarlanan kontrol yapılarındaki ayarlanan değişkenlerin kolon içerisindeki değişimlerine en hassas rafı seçmek amacıyla hassaslık analizi ve tekil değer ayrışması (SVD) yöntemi kullanılmıştır. Yapılan analizler sonucu her bir yatışkın hal tasarımı için kontrol edilecek raflar bulunmuştur. Daha sonra hassas raflardaki sıcaklığı kontrol edecek sıcaklık kontrol çevrimleri, otomatik ayar yöntemi (ATV) kullanılarak ayarlanmıştır. Prosesler farklı bozan etkenlere maruz bırakılarak, tasarlanan sıcaklığa dayalı dolaylı kontrol yapıların etkinlikleri incelenmiştir. Tasarlanan kontrol yapılarından sadece birinin her üç farklı bağıl uçuculuk durumu için de bozan etkenlere karşı etkili olduğu görülmüştür. Diğer yandan, kimyasalların bağıl uçuculuklarının, üç bileşenli Reaktif Distilasyon kolonlarının sıcaklığa bağlı dolaylı kontrolü üzerine etsinin olmadığı görülmüştür.

Title

EFFECT OF RELATIVE VOLATILITY ON TEMPERATURE BASED INFERENTIAL CONTROL OF TERNARY REACTIVE DISTILLATION COLUMNS

Abstract

In this study, the effect of relative volatility of components to steady state designs and temperature based inferential control has been examined. First of all, a steady state column design was built for the chemicals which assumed having relative volatilities between the components constant at 2. This design has the minimum Total Annual Cost (TAC) and it was taken as a base case for the rest of the study. Afterwards, the impact of the feed of the chemicals having different relative volatilities, for the base case was examined. Next, optimum steady state designs have been obtained for the chemicals having temperature-dependent relative volatilities. In the second part of the study, temperature based inferential control structure with three different control scheme was designed for the steady state columns. Firstly, Singular Value Decomposition (SVD) method and sensitivity analysis were used to choose the most sensitive tray in column for the change of manipulated variable in designed control structures. After that, temperature loops were manipulated which will be controlling the sensitive trays, by the Relay Feedback Test (ATV) method. The performance of temperature based inferential control structures has been examined in the face of different disturbances. It is observed that only one control structure (CS3) effectively controls the systems for different relative volatility cases. On the other hand, no significant effect of the relative volatilities has been observed on the temperature based inferential control of the ternary RD columns.

Anahtar Kelime

Reaktif Distilasyon, Sıcaklığa Dayalı Dolaylı Kontrol, Proses Tasarım, Proses Kontrol

Bilim Kodu

6030202




Sıra No :10595
Üniversite

506071035

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Yrd. Doç. Dr. Ramazan Kızıl

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Sakine Kaplaner

Başlık

FARKLI MONTMORİLLONİT TİPİ KİLLER KULLANILARAK POLİANİLİN NANOKOMPOZİT SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Özet

Bu çalışmada, kimyasal oksidatif polimerleşme yöntemi kullanılarak polianilin sentezlenmiş ve yine aynı yöntem ile nano-kil (Montmorillonit, MMT) dolgu maddesi kullanarak, yerinde (in-situ) polimerleşme ile Polianilin-Kil nanokompozitleri hazırlanmıştır. Hazırlanan nanokompozitlerin spektral, ısıl, elektriksel ve biçimsel özellikleri incelenmiştir.

Title

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POLYANILINE NANOCOMPOSITES BY USING DIFFERENT TYPES OF MONTMORILLONITE CLAY

Abstract

In present study polyaniline (PAni) was synthesized by using chemical oxidative polymerization, and then, polyaniline-nanoclay nanocomposites were prepared by using in-situ polymerization method in the presence of montmorillonite, MMT nanoclay that acted as a filling material. The spectral, thermal, electrical and morphological properties of the nanocomposites were investigated.

Anahtar Kelime

İletken polimer, Polianilin, Montmorillonit, Nanokompozit

Bilim Kodu

6030305




Sıra No :10590
Üniversite

506081012

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Güldem ÜSTÜN

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Nevin KAVUNCU

Başlık

SOYA YAĞINDAN KONJUGE LİNOLEİK ASİT KONSANTRESİNİN ELDESİ : TEPKİ YÜZEY METODOLOJİSİ İLE OPTİMİZASYONU

Özet

Konjuge linoleik asit (KLA), bir omega-6 esansiyel yağ asidi olan linoleik asidin pozisyonel ve geometrik izomerlerini kapsar. KLA izomerleri, çoğunlukla ruminantlardan elde edi¬len et, süt ve bunların ürünlerinde bulunur. KLA izomerle¬ri sağlık üzerine antikarsinojenik, antiaterojenik, antiobezitik ve antidiyabetik gibi etkilere sahiptir. Bu bi¬yolojik etkilerinden dolayı, son günlerde gıdaların KLA izomerlerince zenginleştirilme çalışmaları artmaktadır. Bu çalışmada, yüksek linoleik asit içeriğine sahip soya yağından alkali izomerizasyon reaksiyonu ile KLA eldesi ve optimum reaksiyon koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Alkali izomerizasyon reaksiyonu üzerindeki sıcaklık, katalizör miktarı ve zamanın etkisi incelenmiş ve “Tepki Yüzey Metodolojisi” yöntemi kullanılarak reaksiyon koşulları optimize edilmiştir. Son olarak KLA izomerlerinin üre fraksiyonlama yöntemine göre zenginleştirilmesi üzerine çalışılmış ve optimum yağ asidi/üre/etanol (ağ/ağ/hac) oranı belirlenmiştir. Üç değiskenli ve üç seviyeli Yüzey Merkezli Küp Deney Tasarımı kullanılarak yürütülmüş deneyler sonucunda, optimum reaksiyon koşulları 140 °C sıcaklık, 4,7 M katalizör konsantrasyonu ve 2,4 saat reaksiyon süresi olarak saptanmıştır ve bu koşullara karşılık gelen kritik tepki değeri %40,5 olarak bulunmuştur. Çalışmalar alkali izomerizasyon reaksiyonu üzerinde sıcaklık ve katalizör konsantrasyonunun süreden daha etkili olduğunu göstermiştir. Üre fraksiyonlama yönteminde en fazla zenginleşmenin gerçekleştiği yağ asidi/üre/etanol oranı, 1:2,25:7 (ağ/ağ/hac) olarak belirlenmiş ve bu koşullarda içeriğinde %62,6 KLA bulunan bir ürün elde edilmiştir.

Title

PRODUCTİON OF CONCENTRATED CONJUGATED LİNOLEİC ACİD FROM SOYBEAN OİL : OPTİMİZATİON BY RESPONSE SURFACE METHODOLOGY

Abstract

Conjugated linoleic acid (CLA) refers a class of positional and geometric conjugated isomers of the omega-6 essential fatty acid, linoleic acid. CLA iso¬mers are predominantly present in meat and milk of rumi¬nants and their products. Different CLA isomers have different health effects such as anticarcinogenic, antiatherogenic, antiobesity and antidiabetic. Because of these biological effects of CLAs, researches on enrichment of foods with CLAs have increased recently. In this study, production of CLA from alcali isomerization reaction of soybean oil has high linoleic acid and to determine the optimum reaction conditions is aimed. Effects of temperature, amount of catalyst and reaction time on the alcali isomerization reaction were examined and reaction conditions were optimized by Response Surface Methodology. Lastly studied on enrichment of CLA isomers with urea fractionation method and the optimum conditions that ratio of oil sample/urea/ethanol (w/w/v) is determined. Among all the experimental results which are occured by Face Centered Cube Experimental Design (3 parameters and 3 levels) for optimization, the optimum reaction conditions are found as 140 °C reaction temperature, amount of catalys of 4,7 M and reaction time of 2,4 hour and critical value is found as %40,5. Experimantal studies have shown that temperature and amount of catalyst is more effective than reaction time on the alcali isomerization reaction. For enrichment of CLA content with urea fractionation method, the ratio of oil sample/urea/ethanol suggested 1:2,25:7 (w/w/v) for optimal conditions and in these conditions a product with %62,6 CLA content have been obtained.

Anahtar Kelime

Soya Yağı, Konjuge Linoleik Asit, Alkali İzomerizasyon Reaksiyonu, Üre Fraksiyonlama Yöntemi, Tepki Yüzey Metodolojisi

Bilim Kodu

603




Sıra No :10894
Üniversite

506001122

Enstitü

Istanbul Technical University

Anabilim Dalı

Institute of Science and Technology

Program

Kimya Mühendisliği

Danışman Adı

Prof. Dr. H. Ayşe Aksoy

Tez Türü

Yüksek Lisans

Ay

Haziran

Yıl

2010

Tez Öğrencisi

Ruchan Deniz Gibbins

Başlık

SULU FAZ EKSTRAKSİYONU İLE ASPİR TOHUMU YAĞI ÜRETİMİNDE ENZİM ETKİSİ VE OPTİMİZASYONU

Özet

Bu çalışmada, Alcalase 2.5L ve Celluclast 1.5L ticari enzimleri varlığında aspirden sulu fazda enzimatik ekstraksiyon yöntemiyle yağ eldesi incelenmiş ve reaksiyon parametreleri Celluclast 1.5L enzimi ile tepki yüzey metodu kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyon için 3 merkezli 17 tasarım noktasından oluşmuş 3 faktör ve 2 seviyeli kübik merkezi kompozit tasarım uygulanmıştır. Enzim miktarı, sıcaklık ve tampon çözelti pH’ının yağ miktarı üzerindeki etkileri bu metodla incelenmiştir. Reaksiyon parametreleri ile tepki arasındaki ilişkiyi veren ikinci dereceden polinomal bir denklem oluşturulmuş ve bu öngörülen denklemin elde edilen deneysel verilerle uygunluğunu saptamak için Statistica 7.0 programı kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucu en çok 79.7 verimle yağ elde edilmiştir. Yağ verimi üzerinde en etkili faktörlerin sırasıyla inkübasyon sıcaklığı, enzim miktarı ve tampon çözelti pH’ı olduğu saptanmıştır. Tepki yüzey metodu ile bağımsız değişkenler için belirlenen optimum noktalar 48.3 °C, 0.74 mL (0.6321 EGU) enzim ve 4.84 tampon çözelti pH’ıdır. Optimum noktada yürütülen deneyler sonucunda teorik olarak beklenen % 28.2 lik yağ miktarına karşılık % 27.1±0.9 lik yağ miktarı bulunmuştur. Yağ miktarı için elde edilen deneysel veriler ile model denklemden elde edilen tahmini tepki değerleri arasındaki lineer bağlantının korelasyon katsayısı 0.9866 olup model denklemin güvenilirliğini desteklemiştir. Soxhlet ve enzimatik ekstraksiyonla elde edilen yağların asit değeri, sabunlaşma değeri, sabunlaşmayan madde miktarı, serbest yağ asidi bileşimi ve kırılma indisi gibi fizikokimyasal özellikleri analiz edilerek kıyaslanmış ve benzer özellikler gösterdikleri saptanmıştır. Sonuçlar literatürdeki çalışmalarla karşılaştırıldığında, önerilen yöntemlerle geliştirilen aspirin sulu ortamda enzimatik ektraksiyonunun mühendislik açısından yeter yakınsaklığı sağladığı gözlenmiştir.

Title

OPTIMIZATION OF AQUEOUS ENZYMATIC OIL EXTRACTION FROM SAFFLOWER VIA RESPONSE SURFACE METHODOLOGY

Abstract

In this study, aqueous enzymatic oil extraction of safflower assisted by Alcalase 2.5L and Celluclast 1.5L enzymes was investigated and the reaction parameters were optimized via response surface methodology. A three-factor, three-level cubic central composite design requiring a total of 17 design points with 3 centre points was employed for the optimization. The combined effect of enzyme amount, buffer solution pH and incubation temperature on oil amount was evaluated by this method. The obtained experimental data were computed by using Statistica 7.0 software to fit the 2nd polynomial model predicted for the optimization. As a result of the optimization, the maximum oil amount and yield were 33.3 (% w∕w) and 79.7 (% w∕w), respectively. Incubation temperature was the most significant factor on the amount of oil extracted followed by enzyme amount and buffer solution pH. The optimum conditions were determined as follows: temperature, 48.3 °C; enzyme amount, 0.74 mL (0.6321 EGU); pH, 4.84. At this critical point, 28.2 (% w∕w) oil amount was observed. The predicted critical values were experimentally verified and an oil amount of 27.1±0.9 (% w∕w) was achieved. The experimental data for oil extraction yield obtained with Celluclast 1.5L correlated very well with process parameters, resulting in a model with high correlation coefficient for the oil amount (R2 = 0.9866). The physicochemical properties of the oils extracted by Soxhlet extraction and aqueous enzymatic extraction were compared in respect to their acid value, saponification value, unsaponified matter, free fatty acid composition and refractory index and it was observed that the enzyme treatment did not have any determining effect on these properties of the resulting oil. The comparison of the results with the examples given in the literature was in a good agreement.

Anahtar Kelime

Aspir ekstraksiyonu, Enzimatik ekstraksiyon, Sulu faz ekstraksiyonu, Enzimatik ekstraksiyon optimizasyonu

Bilim Kodu

603


TARAMANIN SONU
Sizlere daha iyi hizmet verebilmek için lütfen görüş ve önerilerinizi bizimle paylaşın.
Teşekkür Ederiz
Görüş ve önerileriniz için fbe[ a t ]itu.edu.tr

Tekrar Ara