Biyopolimer kaplı yeşil sentez demir oksit nanopartikül içeren kalsiyum aljinat bilyeleri ile çamaşır yıkama gri suyunun geri kazanımı
Laundry grey water recovery using biopolymer coated green synthetic iron oxide nanoparticle entrapped calcium alginate beads
Yazar: DERYA AKSU DEMİREZEN
Danışman: PROF. DR. YALÇIN ŞEVKİ YILDIZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Gri su = Grey water ; Kalsiyum aljinat = Calcium alginate ; Yeniden kazanma = Recycling ; Yüzey aktif maddeleri = Surfactants

Özet:
Bu tez çalışmasında, su kıtlığı sorununa yönelik olarak çamaşır yıkanmasından oluşan atık suyun arıtılması ve yeniden kullanılması amacıyla biyolojik tabanlı, düşük maliyetli ve basit üretim yöntemi olan yüksek verim ve hızda giderime sahip malzeme üretilmiştir. Bu malzeme (BIOKAP-FeONP), bitkisel sentez demir oksit nanopartikülleri içeren kalsiyum aljinat hidrojel bilye formunda üretilerek yüzeyinin kitosan ile kaplandıktan sonra hidroklorik asit ile modifikasyonu ile elde edilmiştir. BIOKAP-FeONP bilyeleri, ortalama 831 ±55 µm boyutta olup, pH 5,6 sıfır yük noktasına ve 0,65 m2/g yüzey alanına sahiptir. Malzeme üretim aşamasından sonra BIOKAP-FeONP bilyeleri ile çamaşır yıkamasında kullanılan deterjanlarda bulunan anyonik sodyum dodesil sülfat (SDS) ve katyonik heksadesil piridinyum klorür (CPC) yüzey aktif maddelerinin sulu çözeltideki adsorpsiyon prosesi ile gideriminin kinetiği ve kapasitesi araştırılmıştır. CPC yüzey aktif maddesi için % 79 giderim verimi;  pH 8, 10 g/L doz ve 26 ℃'de elde edilirken, SDS yüzey aktif maddesi için %78'lik verim pH 4, 10 g/L doz ve 24 ℃'de elde edilmiştir. BIOKAP-FeONP malzemesinin adsorpsiyonu; ekzotermik tepkimede ve yalancı ikinci derece modele uyarak adsorpsiyon kapasitesi SDS için 1,23 mg/g ve CPC için ise 1,87 mg/g olarak tespit edilmiştir. BIOKAP-FeONP malzemesi; farklı pH değerlerinde ve reaksiyon süresinde yapısı bozulmayarak CPC ile SDS maddelerinin yüksek verimde sudaki gideriminde başarılı olmuştur. Elde yıkama yapılarak üretilen gri suyun arıtılmasında BIOKAP-FeONP malzemesinin fizikokimyasal ve elementel parametreler baz alınarak elde edilen arıtım verimi; %21 toplam çözünmüş katı madde, %12 askıda katı madde, %90 bulanıklık, %16 KOİ, %24 iletkenlik, %27 sodyum, %9 sülfür, %99 potasyum olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, a material with a biological-based, low-cost and simple production method with high efficiency and rapid removal was produced in order to treat and reuse the wastewater from washing clothes for the problem of water scarcity. This material (BIOKAP-FeONP) was produced in the form of calcium alginate hydrogel beads containing green-synthesized iron oxide nanoparticles and was obtained by modification with hydrochloric acid after its surface was coated with chitosan. The BIOKAP-FeONP beads were manufactured in a spherical shape with an average size of 831 ±55 µm, a point of zero charge at pH 5.6, and a surface area of 0.65 m2g-1. After the material production phase, the kinetics and capacity of the removal process of anionic sodium dodecyl sulfate (SDS) and cationic hexadecyl pyridinium chloride (CPC) surfactants in laundry detergents with BIOKAP-FeONP beads by the adsorption process in aqueous solution were investigated. While 79% removal efficiency for CPC surfactant was obtained at pH 8, 10 g/L dose, and 26 ℃, 78% efficiency for SDS surfactant was obtained at pH 4, 10 g/L dose, and 24 ℃. The highest removal efficiency of 78% was obtained under optimum conditions. The adsorption capacity of BIOKAP-FeONP beads was calculated as 1.23 mg/g for SDS and 1.87 mg/g for CPC in exothermic reaction and following the pseudo-second-order model, respectively. BIOKAP-FeONP beads preserved their structure at different pH values and reaction times. They have succeeded in removing CPC and SDS substances from water with high efficiency. In the treatment of grey water produced by hand washing, the removal efficiency of BIOKAP-FeONP material based on physicochemical and elemental parameters; was determined as 21% total dissolved solids, 12% suspended solids, 90% turbidity, 16% COD, 24% conductivity, 27% sodium, 9% sulfur, 99% potassium.