Zeolit temelli yeni adsorbanların geliştirilmesi: Beta-sitosterol ve alfa-tokoferolün geri kazanımı için ayçiçek yağı atığına uygulanması
Development of new zeolite based adsorbents: Application of the sunflower oil distillate for the recovery of beta-sitosterol and alpha-tocopherol
Yazar: ÖZNUR KARAOĞLU
Danışman: PROF. DR. GÜZİN ALPDOĞAN ; DOÇ. DR. ERDAL ERTAŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Her geçen gün dünya nüfusunun hızlı büyümesi sonucu modern dünyanın gereksinimlerine paralel olarak endüstriyel üretim de artmaktadır. Bunun neticesinde de işlenmesi gereken atık miktarı artmaktadır. Atıkların değerlendirilmesi hem ekonomik kazanç hem de çevre kirliliği sorunlarının çözülmesine katkı sağlamaktadır.
Tez çalışmasında, yeni geliştirilmiş dolgu maddesinin katı faz ekstraksiyonunda (SPE) kullanılmak üzere ayçiçek yağı üretiminin deodorizasyon atığı (AyDOD) içerisinde bulunan ve katkı maddeleri olarak bilinen α-tokoferol (E-vitamini) ve β-sitosterol biyoaktif bileşiklerinin geri kazanımı araştırılmıştır. Bu amaçla, adsorban olarak emsallerine göre oldukça ucuz ve yerel kaynaklardan elde edilebilen zeolitlerin (ZSM-5 ve Faujasit ZG-5) asidik ve bazik koşullarda modifiye edilmiş türevleri SPE çalışmalarında kullanılmıştır. 
Çalışmalar sonucunda yüksek silika içerikli ZSM-5'te kromatografi için en ideal mezopor yapıların desililleme ile elde edildiği tespit edilmiştir. Düşük silika içerikli ZG-5'in hem reaksiyon sayısını minimize etmek hem de değişkenlerin birbirleriyle olan etkileşimlerini inceleyebilmek amacıyla Box-Behnken deneysel tasarımı kullanılmıştır. Optimizasyon sonucunda; KOH konsantrasyonu 1,0 M, reaksiyon süresi 3 saat ve sıcaklık 80 °C ideal olarak belirlenmiştir. Mezopor yapıların ZG-5'de de bazik koşullar altında oluştuğu gözlemlenmiştir. 
AyDOD içerisindeki α-tokoferol ve β-sitosterol'ün yüksek geri kazanımla birbirlerinden ayrılmaları için en etkili demetallenmiş adsorbanlar kullanılarak uygulanan SPE işlemi optimum koşulları Cevap Yüzey Metodolojisi ile tespit edilmiştir. 
Ayrıca α-tokoferol ve β-sitosterol'ün eş zamanlı hızlı ve etkili kantitatif tayini için yeni bir HPLC-UV yöntemi geliştirilmiş ve metodun geçerli kılınması için validasyon çalışması yapılmıştır. 
Özellikle ZSM-5 zeolitinin demetallenmesi reaksiyonları ve oluşan mezopor yapıların mekanizmasını anlayabilmek amacıyla silika jel 60 adsorbanının da zeolitlerdeki gibi asidik ve bazik koşullarda çalışmaları yapılmıştır. 
Silika jel 60'da serbest Si-OH gruplarının oluşumu yapı tayini çalışmaları ile tespit edilmiştir. Bu grupların oluşumu hem kromatografik dolgu maddesi hem de HPLC kolonu dolgu maddesi olarak kullanılabilecek bor türevli modifiye silika jel 60 dolgu maddesinin geliştirilmesine vesile olmuştur. Bu amaçla desilillenmiş silika jel 60'daki serbest Si-OH grupları borik asitle türevlendirilerek yeni bir seçici SİLBOR dolgu maddesi geliştirilmiştir.

Abstract:
Due to extremely fast growth of human population, industrial production rate increases in parallel to meet the requirements of the modern world, hence the amount of the waste to be handled. Wastes are very important in efficient use of resources due to the fact that they are by-products as a result of production. The evaluation of residues contributes to the solution of both economic gain and environmental pollution problems. 
As a contribution to that context, recovery of primarily functional food additives, cosmetics, pharmaceuticals and α-tocopherol and β-sitosterol from the deodorization waste of sunflower oil (SuDOD) production by using solid phase extraction (SPE) is demonstrated in this thesis study. Use of a relatively cheap zeolitic framework (ZSM-5 and ZG-5) and its modified versions under acidic and basic conditions as adsorbents in the SPE cartridges are explained to achieve this goal. 
As a result of the studies, it was determined that the most ideal synthesis condition in which a high amount of mesoporous formation was observed with desilication of ZSM-5.
ZG-5 reaction with KOH, the formation of the mesoporous material was observed with the study of the structural characterization. Then optimum conditions of SPE treatment applied using the most effective desilylated adsorbents to separate α-tocopherol and β-sitosterol from each other with high recovery in AyDOD were determined using Response Surface Methodology (RSM). 
Also, a new HPLC-UV method was developed for rapid and effective quantitative analysis of α-tocopherol and β-sitosterol, and a validation study was conducted to validate the custom-made HPLC method. 
Additionally, a new silica based sorbent has been developed for use as an HPLC column in this thesis studies. For this purpose; silica gel 60 was subjected to desilication reaction under acidic and basic conditions, followed by reaction with boric acid to obtain a new sorbent (SILBOR).