Çeşitli nanokompozitlerin sentezi ve fotokatalitik aktivitelerinin tekstil atıksularında incelenmesi
Synthesis of various nanocomposites and investigation their photocatalytic activities in textile wastewater
Yazar: YELDA ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. ELİF AKBAY
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Atık boyaların neden olduğu ciddi su kirliliği nedeniyle, insan sağlığını ve çevreyi 
korumak için etkili boya bozunma teknolojilerinin belirlenmesine ihtiyaç duyulmaktadır. 
Bu çalışmada TPA@h-BN nanokompozitleri, TPA'nın hegzagonal bor nitrür (h-BN) 
nanotabakaları üzerinde %10'dan %40'a kadar değişen miktarlarda immobilize 
edilmesiyle sentezlenmiştir. 30%TPA@h-BN kompoziti, metilen mavisi (MB) boyasının 
bozunmasında üstün fotokatalitik performans göstermiştir. Fotokatalitik süreç, merkezi 
kompozit tasarımı (CCD) tarafından tasarlanan toplu deneyler kullanılarak araştırılmıştır. 
Daha sonra reaksiyon süresinin, katalizör dozajının, boya konsantrasyonunun ve 
karıştırma hızının etkilerini modellemek için yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM), yapay 
sinir ağı (ANN) ve uyarlanabilir nöro-bulanık çıkarım sistemi (ANFIS) kullanılmıştır. 
Her üç model için istatistiksel parametreler hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, RSM 
modelinin diğer iki modele göre daha yüksek tahmin kabiliyetine ve doğruluğa sahip 
olduğunu göstermektedir. 240 dakikalık reaksiyon süresi, 60 mg fotokatalizör dozajı, 15 
ppm boya konsantrasyonu ve 550 rpm karıştırma hızı koşulları altında %95,40'lık 
optimum fotokatalitik boya bozunması elde edilmiştir. Sonuçlar, boya 
konsantrasyonunun ve katalizör dozajının, fotokatalitik aktivitenin verimliliğini etkileyen 
kritik faktörler olduğunu vurgulamaktadır. 30%TPA@h-BN kompoziti için fotokatalitik 
bozunma kinetiğinin, Langmuir-Hinshelwood modeline uygun olarak 0,01303 dk-1 hız 
sabiti (k) ile yalancı birinci dereceden bir reaksiyonu takip ettiği belirlenmiştir.

Abstract:
Due to the significant water pollution caused by effluent dyes, there is an urgent 
need to identify effective dye degradation technologies to safeguard human health and 
the environment. In this study, TPA@h-BN nanocomposites were synthesized by 
immobilizing TPA, in varying amounts from 10% to 40%, on porous hexagonal boron 
nitride (h-BN) nanosheets. The 30%TPA@h-BN composite demonstrated superior 
photocatalytic performance in the degradation of methylene blue (MB) dye. The 
photocatalytic process was investigated using batch experiments designed by central 
composite design (CCD). Subsequently, response surface methodology (RSM), artificial 
neural network (ANN), and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) were 
employed to model the effects of reaction time, catalyst dosage, dye concentration, and 
stirring speed. Obtained results indicate that the RSM and ANN models possesses higher 
predictive capability and accuracy compared to ANFIS model. Optimal photocatalytic 
dye degradation of 95.40% was achieved under the conditions of 240 min of reaction 
time, 60 mg of photocatalyst dosage, 15 ppm of dye concentration, and a stirring rate of 
550 rpm. The findings highlight that dye concentration and catalyst dosage are critical 
factors influencing the efficiency of photocatalytic activity. The kinetics of photocatalytic 
degradation for the 30%TPA@h-BN composite were determined to follow a pseudo-first
order reaction, in accordance with the Langmuir–Hinshelwood model, with a rate 
constant (k) of 0.01303 min-1.