Seryumoksit nanopartikülleri ile kaplı membranlar ile polifenol geri kazanımı
Determination of force constants of octahedral XY6 molecules by the GF matrix method
Yazar: DİLARA KESİKTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. EVRİM ÇELİK MADENLİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Polifenoller birden fazla fenol grubunun bulunduğu bileşiklerdir. Fenolik
bileşikler, doğal olarak bitkilerde bulunan biyoaktif fitokimyasallardır.
Fonksiyonel besin, içecek ve besin takviyesi üretimlerinde polifenollerin
kullanımının yanı sıra polifenoller kozmetikler, boyalar ve hayvan besinlerinde
de kullanılmaktadır. Polifenol kullanımı giderek artan bir pazara
dönüşmektedir. Polifenollerin farklı endüstri dallarında kullanılıyor olması,
yüksek satış değerlerine neden olduğu için atıksulardan polifenol geri
kazanımını cazip kılmaktadır.
Membran, inorganik ve organik olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır.
Organik membranların termal ve kimyasal kararlılıkları sınırlıdır. Günümüzde
istisnai kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip inorganik membranlar, farklı
şartlara uygulanabilirlik ve yeniden kullanılabilirlik özellikleri nedeni ile artan
ilgi görmektedir. Özellikle son yıllarda nanoteknoloji ve malzeme geliştirme
yöntemlerindeki umut vaat edici çalışmalar, membranların performanslarını
geliştirici ve kullanım ömrünü artırıcı malzemelerin membran üretiminde
kullanımı konusunu ön plana çıkarmıştır.
Seryum, Ce3+ ve Ce4+ olmak üzere iki oksidasyon durumunda bulunabilir.
Seryum oksit nanoparçacıkları (SNP) düşük maliyeti, yüksek yüzey alanı ve
antioksidan özelliklerini artıran Ce+3↔Ce+4 arasında hızlı geçişi nedeniyle nano
dolgu maddesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçok bakteri suşuna
karşı etkili bir biyosit olan SNP'ler kataliz, sensörler ve su arıtımı gibi birçok
endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. SNP'lerin polimerik membranlarda
katkı maddesi olarak kullanımı ve hidrofobik kirleticilerin giderilmesi, tıkanma
ve biyolojik tıkanma direncini artırıcı yönde avantaj sağladığı bilinmektedir.
Bu tez çalışmasında laboratuvar ortamında SNP'ler sentezlenmiştir. Sentezlenen
SNP'lerin, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-ışını kırınımı
(XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterizasyonları
yapılmıştır. Daha sonra seramik membranlar SNP ile ultrasonik sprey piroliz
kaplama yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. SNP ile kaplanan membranların
karakterizasyonu FTIR, XRD ve SEM ile yapılmıştır.SNP kaplı ve saf seramik membranlar ile kuersetin filtrasyonu ve geri kazanım
testleri gerçekleştirilmiştir. SNP kaplı membranların daha yüksek kuersetin
giderimi sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca, SNP kaplı membranlar ile çok daha
yüksek kuersetin geri kazanımı sağlanabildiği tespit edilmiştir. Bu nedenle SNP
kaplı seramik membaların polifenol filtrasyonu ve geri kazanımı için seramik
membalara alternatif olabileceği sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Filtrasyon, Geri kazanım, Membran, Polifenol, Seryum
Oksit Nanopartiküllerı

Abstract:
There is more than one phenol group in polyphenols. Phenolic compounds are
bioactive phytochemicals, naturally found in plants. Besides cosmetics, dyes and
animal feed, polyphenols are used in functional foods, beverages and nutritional
supplements. Polyphenol usage is becoming an increasingly growing market.
Because the increasing usage of polyphenols in different industries results in
high sales values, polyphenol recovery from wastewater is becoming attractive.
Membranes are divided into two main groups inorganic and organic. Organic
membranes have limited thermal and chemical stability. Inorganic membranes
have exceptional chemical and physical properties, attracting increasing
attention due to their applicability to different conditions and reusability. There
are promising studies in nanotechnology and material development methods in
recent years. These studies enabled the use of materials that improve the
performance of membranes and increase their life in membrane production.
Cerium may be present in two oxidation states, Ce3+ and Ce4+. Cerium oxide
nanoparticles (SNP) are widely used as nano-filler due to their low cost, high
surface area and rapid transition between Ce+3↔Ce+4. SNPs, an effective biocide
against many bacterial strains, have been used in many applications, such as
catalysis, sensors, water treatment, and various industrial applications. There
are publications on the usage of SNPs as an additive in polymeric membranes
provides advantages in removing hydrophobic contaminants and increasing
fouling and biofouling resistance.
In this thesis, SNPs were synthesised. The synthesized SNPs were characterized
by using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction
(XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Then, the ceramic membranes
were coated with SNP using the ultrasonic spray pyrolysis method.
Characterization of SNP-coated membranes was performed by using FTIR, XRD
and SEM.
Quercetin filtration and recovery tests were performed with SNP-coated and
uncoated ceramic membranes. SNP-coated membranes showed higher
quercetin removal than the uncoated ceramic membranes. In addition, SNP-
vi
coated membranes showed higher quercetin recovery than the uncoated
ceramic membranes. Therefore, it was concluded that SNP-coated ceramic
membranes could be an alternative to ceramic membranes for polyphenol
filtration and recovery.
Keywords: Filtration, Recovery, Membrane, Polyphenol, Cerium Oxide
Nanoparticles