Pirinç kabuğu silikasından magnezyum alüminyum-potasyum katkılı silika aerojellerin üretimi, karakterizasyonu, optimizasyonu ve gıda katkı maddesi olarak değerlendirilmesi
Production and characterization magnesium and aluminum-potassium doped silica aerogels from rice husk ash, optimization and evaluation as a food additive
Yazar: EMİNE YAPICI
Danışman: PROF. DR. SEVİL YÜCEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Dünyadaki tarımsal faaliyetlerin bir sonucu olarak ekonomik açıdan değerlendirilebilecek tarımsal atıkların miktarı oldukça fazladır. Pirinç kabuğu atıklarının biyosilika elde etmek amacı ile değerlendirilmesi son yıllarda oldukça dikkat çeken bir çalışma alanı olmuştur. Bu çalışmada ise pirinç kabuğu külünden alkali ekstraksiyon yöntemi ile elde edilen sodyum silikatın, magnezyum ve alüminyum-potasyum tuzlarıyla çöktürülmesiyle katkılı silika aerojeller üretilmiştir. Ayrıca ticari sodyum silikattan aynı yöntem ile numuneler üretilmiş, pirinç kabuğu külünden üretilen silika aerojeller ile karşılaştırılmıştır. Katkılı silika aerojellerin üretimi sırasında silisyum ve katkı mol oranı, besleme süresi ve yaşlanma sıcaklığı parametrelerinin etkisini incelemek için Tepki Yüzey Metodu (RSM) ile optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Üretilen örneklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirlemek amacı ile Fourier Dönüşümlü Kızılötesi spektroskopisi, He piknometresi, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon yöntemi, taramalı elektron mikroskopisi, ICP-OES analizi ile karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yüksek gözenekli (% 83-97) ve spesifik yüzey alanlı (124-587 m2/g), düşük yoğunluklu (0,09-0,40 g/cm3), güçlü su tutma kapasitesine (% 11-26) sahip katkılı silika aerojeller elde edilmiştir. Yapılan toz akış davranışı ve su tutma kapasiteleri değerlendirildiğinde bu tez çalışmasında üretilen silika aerojellerin nem tutucu, topaklanmayı önleyici gıda katkı maddesi olarak piyasadaki muadili ürünler yerine kullanılmasının mümkün olduğu görülmüştür.

Abstract:
As a result of the agricultural activities in the world, the amount of agricultural wastes that can be evaluated economically is quite high. In recent years, the evaluation of rice husk wastes with the aim of obtaining biosilica has been a remarkable area of study. In this study, doped silica aerogels were produced by precipitation of sodium silicate, obtained by alkali extraction method from the rice husk ash, by magnesium and aluminum-potassium salts. Samples were also produced from commercial sodium silicate with the same method and compared with silica aerogels produced from rice husk ash. During the production of doped silica aerogels, optimization studies were conducted with Response Surface Method (RSM) to examine the effect of silica/additive molar ratio, feed time and aging temperature parameters. In order to determine the physical and chemical properties of the samples, Fourier Transformed Infrared Spectroscopy, He Pycnometer, N2 Adsorption-Desorption Method, Scanning Electron Microscopy and ICP-OES Analysis were performed. Doped silica aerogels were obtained with high porosity (83-97%), specific surface area (124-587 m2/g), low density (0.09-0.40 g/cm3) and large water adsorption capacity (11-26%). When the powder flow behavior and water adsorption capacities are evaluated, it is seen that silica aerogels produced in this thesis can be used as an anti-caking agent food additive instead of the equivalent products in the market.