Biyoatıklar ile Cu(II), Pb(II) VE Zn(II) gideriminde mekanokimyasal ön işlemin etkisi: Kinetik, termodinamik ve optimizasyon
The effect of mechanochemical pretreatment on biowastes for Cu(II), Pb(II) and Zn(II)  removal: Kinetics, thermodynamics and optimization
Yazar: ELİF CERRAHOĞLU KAÇAKGİL
Danışman: PROF. DR. DENİZ BİNGÖL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Kemometrik yöntem = Chemometric method ; Maliyet analizi = Cost analysis ; Modifikasyon = Modification ; Tarımsal atıklar = Agricultural wastes

Özet:
Bu tez çalışmasında, mısır koçanı ve zeytin çekirdeği belirli seviyeler üzerinde insan sağlığı ve çevre üzerinde olumsuz etkileri olan Cu2+, Pb2+, Zn2+ metal iyonlarının uzaklaştırılması için modifiye edildi ve daha düşük giderim verimine sahip olan ham halleriyle karşılaştırıldı. Modifikasyon yöntemi olarak mekanokimyasal ve reaktifli (sitrik asit) mekanokimyasal yöntemler geleneksel yöntemlere alternatif olarak kolay, düşük maliyetli ve çevre dostu bir teknoloji olma avantajları ile yenilikçi bir yaklaşım olarak sunuldu. Gezegensel bilyalı değirmen kullanılarak yapılan modifikasyon uygulamalarını etkileyen faktörlerin (öğütme süresi, değirmen hızı, malzeme/reaktif oranı, reaktifli malzeme/bilya oranı) yanıt üzerine olan etkileri yanıt yüzey yöntemi (RSM) kullanılarak incelendi, koşullar merkezi kompozit tasarım ile (CCD) optimize edildi. Adsorpsiyona etki eden faktörlerin (pH, başlangıç metal derişimi, adsorban miktarı, temas süresi, sıcaklık) giderim verimine olan etkileri klasik tek değişkenli yöntemler ve deneysel tasarım yaklaşımı ile incelendi. Deney koşulları merkezi kompozit tasarım ile optimize edildi. Kinetik modeller, termodinamik çalışmalar, denge izoterm modelleri ve aktivasyon parametreleri incelendi. Desorpsiyon, tekrar kullanılabilirlik çalışmaları ve üçlü metal sistemi analizleri yapıldı. Karakterizasyon fourier dönüşümü kızılötesi spektrofotometresi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), brunauer–emmett–teller yüzey analizi (BET), yüzey sıfır yük noktası analizi (pHpzc) ve boehm titrasyonu kullanılarak yapıldı. Uygulanan modifikasyon yöntemlerinin maliyet analizleri nakit akışı ve alternatif seçim yöntemleri ile yapılarak finansal avantajları ortaya koyuldu. Sonuç olarak, tez çalışmasında uygulanan modifikasyon yöntemleri, düşük maliyet ve sarfiyat ile yüksek verim elde etmenin önemli olduğu günümüz koşullarında benzer malzemelerin modifikasyonu için etkili, ekonomik ve yeşil bir teknoloji olarak önerildi.

Abstract:
In this thesis, corn cobs and olive stones were modified to remove Cu2+, Pb2+, Zn2+ metal ions have negative effects on human health and the environment above certain levels, and compared with their raw forms has lower removal efficiency. As a modification method, mechanochemical and reagent assistant (citric acid) mechanochemical methods were presented as an innovative approach with the advantages of being an easy-to-use, low-cost and environmentally friendly technology as an alternative to traditional processes. Effects of the factors (grinding time, milling speed, material/reagent ratio, reagent material/ball ratio) on the response were analyzed using the response surface methodology (RSM), conditions were optimized with the central composite design (CCD). The factors affecting adsorption (pH, initial metal concentration, adsorbent amount, contact time, temperature) were evaluated with univariate methods and experimental design approach. The experiment conditions were optimized with central composite design. Kinetic models, thermodynamic studies, equilibrium isotherm models and activation parameters were examined. Desorption, reusability studies and multivariate metal system analyzes were performed. Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), brunauer- emmett- teller surface analysis (BET), surface zero charge point analysis (pHpzc) and boehm titration were used for characterization.  The cost analysis of modification methods were analyzed with cash flow and alternative selection methods, and their financial advantages were revealed. As a result, the modification methods have been proposed as an effective, economical and green technology for the modification of similar materials under today's conditions where it is important to achieve high efficiency with low cost and consumption.