Nano silika parçacıkların kitosan ile kaplanması ve adsorban olarak kullanımının incelenmesi
Coating of nano silica particules with chitosan and investigation of using as adsorban
Yazar: NAZIM ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. ELÇİN YILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Hayatın temel yapı taşlarından biri olan suyun kullanımı; nüfusun, sanayi ve tarım faaliyetlerinin hızla artmasıyla her geçen gün daha da artmaktadır. Suyun bilinçsizce kullanımı yüzünden temiz su kaynakları her geçen gün azalmaktadır. 2018 yılında yapılan çalışmalara göre, suyun bu şekilde kullanımının devam etmesi durumunda gelecekte büyük sıkıntılar çekilecek; 2050 yılında su kullanımının, şu ankinin üçte biri oranında artacağı tahmin edilmektedir. Bu duruma farkındalık uyandırmak maksadıyla birçok çalışma yapılmaktadır. Ayrıca kullanım suyunun temizlenip geri kazanılması üzerine de yoğun araştırmalar devam etmekte olup, bu konuda çeşitli sistemler geliştirilmektedir.  
Sanayide kullanılan su, çeşitli yollarla birçok parametreden etkilenerek kirlenmektedir. Bu kirliliklerin oluşturduğu farklılıklar suyun geri kazanılmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Bu kirleticilerden bir kısmı da inşaat, tekstil, ilaç, tabaklama, boyama gibi birçok alanda kullanılan boyar maddelerdir. Boyar maddelerin yapıları gereği az miktarda kullanımı bile büyük su kütlelerini etkilemekte ve boyamaktadır. Boyar maddeyle kirlenmiş suyun geri dönüşümünün yapılmadan deşarj edilmesi ise çevre sorunlarına yol açmaktadır. Bu araştırmada, boyar maddelerden biri olan metil oranjın sulu çözeltiden giderimi incelenmiş ve ayrıca çalışmada hem kimyasal hem de biyolojik esaslı malzemeler hibrit olarak kullanılarak esnetilebilir ortam koşullarına göre yüksek verimler elde edilmesi amaçlanmıştır.  
Çalışmada malzemenin nano parçacık durumunda kazandığı farklı özelliklerden yararlanılmış, bu amaçla içi boş nano silika parçacıkları üretilmiştir. Bu parçacıklar daha sonra yapısal özelliklerinden dolayı kitosan ile çapraz bağlanmış ve adsorban elde edilmiştir. Üretilen bu hibrit malzeme, metil oranjın sulu çözeltiden gideriminde kullanılmıştır. Yapılan çalışmada, boyarmadde adsorpsiyonu etkileyecek pH, sıcaklık ve adsorban miktarı üzerinde deneyler yapılmış ve adsorpsiyon mekanizmaları incelenmiştir.   
Sonuç olarak, elde edilen verilere göre, kitosan kaplı içi boş nano silikanın metil oranjın sulu çözeltiden giderilmesinde etkin bir adsorban olduğu, optimum ortam koşullarına yakın koşullarda bile yüksek verimle boyar maddeyi giderdiği, sahip olduğu yapı nedeniyle birçok çalışmada da kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Yapının sahip olduğu çok yönlülük, üretilen maddenin başka alanlarda da kullanılabileceğinin göstermektedir.

Abstract:
One of the basic building blocks of life is water and with the rapid increase in industrial and agricultural activities, the use of water is increasing every day. Due to unconscious use of water, the amount of clean water resources is decreasing day by day. According to the studies carried out in 2018, if water is used in this way, big problems will be seen in the future and it is estimated that in 2050 the use of water will increase by one third of the current use. Today, many studies are carried out to raise awareness of this situation. In addition, intensive research on the cleaning and recovery of domestic water is continuing and various systems are being developed in this area.
The water that is used in industry is contaminated by many ways. The differences caused by these impurities make the recovery of water very difficult. Dyestuffs used in many fields such as construction, textile, medicine, tanning and dyeing is one of these pollutants. Due to the nature of the dyestuffs, even a small amount of use of them can affect and dye a large mass of water and discharge of this water without recycling causes environmental problems. In this study, the removal of one of the dyestuffs, the methyl orange, from the aqueous solution was investigated and, in this study, it was aimed to obtain high yields according to the stretchable ambient conditions by using both chemical and biological based materials as hybrid.
In this study, different properties of Nano particles were used and for this purpose hollow Nano silica particles were produced. Due to their structural properties, these particles were then crosslinked with chitosan and adsorbent was obtained. This produced hybrid material was used to remove the methyl orange from the aqueous solution. In this study; the effect of the pH, temperature, time and adsorbent amount were investigated for this adsorption and adsorption mechanisms were investigated. 
As a result, according to the data obtained, it was observed that chitosan coated hollow Nano silica is an effective material for removing the methyl orange from aqueous solution, even in conditions close to the optimum environment, it eliminates the dye with high efficiency and because of its structure, it can be used in many studies. The versatility of the structure has proven that it is possible to work extra on other issues.