Kitosan bazlı manyetik alan duyarlı partiküllerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of chitosan-based magnetic field sensitive particles
Yazar: ÖMER İPEK
Danışman: DOÇ. DR. ŞEYDA TAŞAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kitosanın pozitif yüklü hidrofilik bir polimer olmasından yola çıkarak, kitosan esaslı partikül sorbentlerin üretilmesi ve sorpsiyon etkinliğinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk adımında kitosan esaslı polimerik partiküllerin üretimi çökeltme-toplama yöntemi ile gerçekleştirilmiş, karakterize edilmiştir. Bu amaçla SEM ve FTIR analizlerinden yararlanılmıştır. Kitosan bazlı polimerik partiküllerin sorpsiyon aktiviteleri reaktif boyar madde (Astrazon golden yellow, AGY) kullanılarak araştırılmıştır. Çeşitli sorpsiyon parametrelerinin (sıcaklık, başlangıç pH değeri, sorbent miktarı, başlangıç boyar madde konsantrasyonu, temas süresi vb.) boya moleküllerinin sorpsiyon etkinliği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ve optimum sorpsiyon şartları belirlenmiştir. Optimum çözelti sıcaklığı, başlangıç pH değeri, kitosan miktarı, temas süresi ve başlangıç AGY boya konsantrasyonu sırasıyla 25 °C, 7 ± 0,02, 0.2 g/L, 180 dk. ve 75 mg/L olarak belirlendi. 25, 30, 35 ve 40 ℃'de sorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 207.40, 293.35, 314.79 ve 330.96 mg/g olarak belirlendi. Deneysel sonuçlar Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich'in (DR) izoterm modelleri uygulanarak değerlendirildi. Elde edilen verilerin Langmuir izoterm modeli ile daha iyi uyum sağladığı belirlendi. Maksimum sorpsiyon kapasitesi (qmax) 196.06 mg/g olarak hesaplanmıştır. Çalışmada kinetik parametreleri hesaplamak için yalancı birinci mertebe, yalancı ikinci mertebe kinetik model denklemleri kullanılmıştır. Yalancı ikinci dereceden modelin deneysel verileri açıklamaya daha uygun olduğu belirlenmiştir. Kitosan partiküllerin, belirtilen sorpsiyon koşulları altında fiziksel stabilitelerini koruduğu, reaktif boyar madde giderimi için elverişli bir sorbent olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
This study aimed to produce chitosan-based particle sorbents and evaluate their sorption efficiency, based on the fact that chitosan is a positively charged hydrophilic polymer. In the first step of the study, the production of chitosan-based polymeric particles was carried out by precipitation-collection method and characterized. For this purpose, SEM and FTIR analyses were used. The sorption activities of chitosan-based polymeric particles were investigated using reactive dyestuff (Astrazon golden yellow, AGY). The effect of various sorption parameters (temperature, initial pH value, amount of sorbent, initial dyestuff concentration, contact time, etc.) on the sorption efficiency of dye molecules was investigated. And optimum sorption conditions were determined. The optimum solution temperature, initial pH, amount of chitosan, contact time, and initial AGY dye concentration were 25 °C, 7 ± 0.02, 0.2 g/L, 180 min, and 75 mg/L respectively. The sorption capacities at 25, 30, 35, and 40 ℃ were determined as 207.40, 293.35, 314.79, and 330.96 mg/g, respectively. Experimental results were evaluated by applying Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin-Radushkevich's (DR) isotherm models. It was observed that the obtained data better fit with the Langmuir isotherm model. The maximum sorption capacity (qmax) was calculated as 196.06 mg/g. In the study, pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic model equations were used to calculate kinetic parameters. It has been determined that the pseudo-second model is more suitable for explaining the experimental data. It has been concluded that the chitosan particles maintain their physical stability under the specified sorption conditions and are a suitable sorbent for reactive dyestuff removal.