Aljinat içeren kompozitlerin sentezi ve organik kirleticilerin gideriminde kullanılması
Synthesis of alginate containing composites and using in removal of organic pollutants
Yazar: NESRİN ODABAŞ
Danışman: PROF. DR. İSMAİL İNCİ ; DOÇ. DR. ŞAHİKA SENA BAYAZİT
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde çevre kirliliği canlıların yaşamı için tehlike oluşturan etkenlerden bir tanesidir.
Çevre kirliliğinin birçok çeşidi vardır. Bunlardan bir tanesi su kirliliğidir. Su kirliliği canlı
organizmaları olumsuz yönde etkileyen ya da suyun belirli bir kullanımı için uygun olmamasını
yol açan su kalitesindeki fiziksel, biyolojik ya da kimyasal değişikliklerdir. Konutlar, endüstri
kuruluşları, tarımsal ve sanayi atık suları, termik santrallerden çıkan sıcak sular, kimyasal
mücadele ilaçları su kirliliğine neden olan etkenlerden birkaçıdır.
Bu çalışmanın amacı adsorpsiyon yöntemiyle sulu çözeltiden organik kirleticilerin (malakit
yeşili, siprofloksasin) aktif karbon-aljinat ve aktif karbon-Fe3O4-aljinat kompozitleri
kullanılarak uzaklaştırılmasının incelenmesidir. Bu çalışmada aktif karbon-aljinat ve aktif
karbon-Fe3O4-aljinat kompozitleri adsorban olarak kullanılmıştır. Organik kirleticiler olan
malakit yeşili, siprofloksasin ise adsorbat olarak seçilmiştir. Adsorban olarak aktif karbon
aljinat kompozitlerinin kullanılmasının nedeni aktif karbon ve aljinatın hidrofobik olmasıdır.
Bu nedenle suyu adsorbe etmezler. Dolayısıyla suyun içindeki organik kirleticileri kendisine
çeker ve böylece su temizlenmiş olur.
Bu çalışmada adsorpsiyon işleminden önce aktif karbon –aljinat ve aktif karbon- Fe3O4-aljinat
kompozitleri hazırlandı. Kompozit hazırlama işlemi şu adımları içermektedir; i) aktif karbonun
oksidasyonu, ii) okside edilen aktif karbonun yıkanması; iii) okside edilen aktif karbonun
manyetik hale getirilmesi, iv) manyetik hale getirilen ve getirilmeyen aktif karbonların
ALJİNAT İÇEREN KOMPOZİTLERİN SENTEZİ VE ORGANİK
KİRLETİCİLERİN GİDERİMİNDE KULLANILMASI
xvii
kalsiyum aljinat ile kaplanması, v) elde edilen kompozitlerin yıkanıp kurutulması. Kompozitler
hazırlandıktan sonra, yüzey karakterizasyonları yapılmıştır. Bunlar FTIR, XRD ve SEM
analizleridir. Adsorpsiyon denemelerinden önce çözelti kalibrasyonu yapılmıştır. Bunun için, 1
mg/L ile 50 mg/L konsantrasyonlar arasında malakit yeşili çözeltileri hazırlanıp UV
spektrofotometresinde 620 nm'de karşılık gelen absorbanslar okundu ve R2 değeri 0.95 olan
kalibrasyon doğrusu çizildi. Aynı şekilde siprofloksasin için 275 nm'de kalibrasyon doğrusu
çizildi. Daha sonra adsorpsiyon denemeleri yapıldı. Bu aşamada incelenen parametreler
şunlardır; adsorban miktarının etkisi, dengeye gelme süresinin belirlenmesi, çözelti
konsantrasyonunun etkisi, çözelti pH'ının etkisi. Elde edilen sonuçlar denge ve kinetik
modellemeleri için kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan denge izotermleri, Langmuir
izotermi ve Freundlich izotermidir. Kinetik modeller ise Weber-Morris modeli ve Pseudo ikinci
derece denklem modeli uygulanmıştır. Kompozitlerin malakit yeşili ve siprofloksasin
adsorpsiyon verimleri bu modeller kullanılarak karşılaştırılmıştır. Freundlich izoterminin
Malakit yeşili-aktif karbon-aljinat ve aktif karbon-Fe3O4-aljinat kompozitlerinin
adsorpsiyonuna uyan bir model olduğu görülmüştür. Fakat Langmuir izoterminin sadece aktif
karbon aljinat kompoziti ile olan adsorpsiyonuna uygun olduğu görülmüştür. Malakit yeşilinin
kompozitler ile olan adsorpsiyonuna pH etkisi incelendiğinde, malakit yeşilinin her iki
kompozitte de adsorpsiyon kapasitesinin en yüksek değerinin nötr ortamda olduğu görülmüştür.
Freundlich izoterminin ve Langmuir izoterminin siprofloksasinin aktif karbon aljinat ve aktif
karbon-Fe3O4-aljinat kompozitlerinin adsorpsiyonuna uyan bir model olduğu görülmüştür.
Siprofloksasinin kompozitler ile olan adsorpsiyonuna pH etkisi incelendiğinde,
siprofloksasinin aktif karbon-aljinat kompoziti ile adsorpsiyon çözeltisinde adsorpsiyon
kapasitesinin en yüksek değerinin nötr ortamda olduğu görülmüştür. Siprofloksasinin aktif
karbon-Fe3O4-aljinat kompoziti ile adsorpsiyon çözeltisinde adsorpsiyon kapasitesinin en
yüksek değerinin ise asidik ortamda olduğu görülmüştür.

Abstract:
Nowadays, environmental pollution is one of the factors that pose a danger to the life of the
living things. There are many types of environmental pollution. One of them is water pollution.
Water pollution is a physical, biological or chemical change in water quality that affects living
organisms negatively or isn't suitable for a given use of water. Houses, industrial
establishments, agricultural and industrial wastewater, hot water from thermal power plants,
chemical fighting drugs are some of the causes of water pollution.
The aim of this study is to investigate the removal of aqueous solution of organic
pollutants(malachite green, ciprofloxacin) by adsorption using activated carbon-alginate and
activated carbon-Fe3O4-alginate composites. In this study, activated carbon-alginate and
activated carbon-Fe3O4-alginate composites were used as adsorbents. The organic pollutants,
malachite green, ciproflaxacin is selected as adsorbate. The reason for the use of activated
carbon alginate composites as adsorbent is that the activated carbon and alginate are
hydrophobic. For this reason they don't adsorb water. So the organic pollutants in the water are
drawn to it and the water is cleaned.
In this study, activated carbon-alginate and activated carbon-Fe3O4-alginate composite were
prepared before adsorption. Composite preparation includes the following steps. i-)Oxidation
SYNTHESIS OF ALGINATE CONTAINING COMPOSITES AND USING IN
REMOVAL OF ORGANIC POLLUTANTS
xix
of the active carbon, ii-)washing of the oxidized activated carbon, iii-)magnetizing the oxidized
activated carbon, iv-) coating the magnetized and non-magnetized activated carbons with
calcium alginate, v-)washing and drying the resulting composites. After composites were
prepared, surface characterizations were made. These are FTIR, XRD and SEM analyzes.
Solution calibration was performed prior to adsorption experiments. For this, malachite green
solutions were prepared between concentrations of 1 mg/L and 50 mg/L, the corresponding
absorbances at 620 nm in the UV spectrophotometer were read and the calibration line with R2
value of 0.95 was drawn. Likewise, a calibrated line was drawn at 275 nm for ciprofloxacin.
Then adsorption experiments were carried out. The parameters examined at his stage are; the
effect of the amount of adsorbent, the determination of the duration of the equilibrium, the
effect of the solution concentration. The effevt of the solution pH. The obtained results are used
for equilibrium and kinetic models. The equilibrium isotherms used in this work are Langmuir
isotherm and Freundlich isotherm. Weber-Morris model and Pseudo second-order equation
model are applied to kinetic models. Adsorption efficiencies of composites with malachite
green and ciprofloxacin were compared using these model. It has been observerd that
Freundlich isotherm is a model which fits with the adsorption of the composites made of
malachite green. However, it has been found that Langmuir isotherm is only suitable for
adsorption with active carbon alginate composition when the pH effect of the Malachite green
on the adsorption with the composites was examined, it was found that the highest value of the
adsorption capacity of the Malachite green in both composities was in the neutral environment.
Freundlich isothermine and Langmuir isothermine have been found to be a model that fits the
adsorption of ciprofloxacin activated carbon- alginate and activated carbon-Fe3O4-alginate
composites. When the effect of ciprofloxacin on adsorption with composites is examined, it is
seen that the highest value of adsorption capacity of ciprofloxacin in activated carbon-alginate
composition and adsorption solution is in neutral environment. In the composite of
ciprofloxacin activated carbon-Fe3O4-alginate the maximum value of adsorption capacity has
occurred in an acidic environment.