Suları kirleten yağların temizlenmesindelignoselülozik atıklardan üretilmiş selüloz bazlımodifiye süngerlerin kullanılması
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Bursa Teknik Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Artan endüstriyel faaliyetler ve petrol sızıntıları, su ekosistemleri için ciddi bir tehdit oluşturan yağ kirliliğini önemli bir çevre sorunu haline getirmiştir. Bu çalışmanın amacı, sürdürülebilir ve düşük maliyetli bir çözüm olarak lignoselülozik atıklardan selüloz bazlı, modifiye edilmiş süngerler üretmek ve bu süngerlerin sudan yağ temizleme performansını değerlendirmektir. Bu kapsamda, tarımsal ve orman endüstrisi atıkları gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilen selüloz lifler, kriyojenik dondurma ve liyofilizasyon yöntemleri kullanılarak üç boyutlu gözenekli bir sünger yapısına dönüştürülmüştür. Üretilen süngerlerin yüzey özelliklerini iyileştirmek ve hidrofilik karakterlerini hidrofobik hale getirmek amacıyla steoril klorit ile esterifikasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kimyasal modifikasyon ile süngerlerin suyu itme yeteneği artırılmış, yalnızca yağları seçici biçimde adsorplama özelliği kazandırılmıştır. Malzemelerin yapısal, morfolojik ve kimyasal özellikleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), temas açısı ölçümleri ve yüzey enerjisi analizleri ile detaylı olarak karakterize edilmiştir. FTIR analizleri, modifikasyon sonucunda sünger yüzeyinde yeni fonksiyonel grupların oluştuğunu doğrulamış; SEM görüntüleri ise malzemenin gözenekli yapısını ve liflerin düzgün dağılımını ortaya koymuştur. Temas açısı testleri, modifiye süngerlerin su ile temas açısının 140°'nin üzerine çıktığını, yani süngerin süperhidrofobik özellik kazandığını göstermiştir. Modifiye selüloz süngerler, motor yağı, bitkisel yağ, dizel, toluen gibi farklı yağ ve kimyasallarla yapılan adsorpsiyon deneylerinde test edilmiştir. Süngerlerin kendi ağırlıklarının 12 ila 17 katı arasında değişen oranlarda yağ emebildiği ve bu kapasitenin tekrarlanan kullanımda da büyük ölçüde korunduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, süngerler mekanik sıkma ve düşük devirli santrifüj işlemleri ile on döngüye kadar rejenerasyona uğratılmış ve adsorpsiyon performanslarında %85'in üzerinde verimlilik korunmuştur. Bu sonuçlar, lignoselülozik atıklardan üretilen selüloz süngerlerin yalnızca çevre dostu ve ekonomik değil, aynı zamanda yüksek performanslı bir yağ tutucu malzeme olduğunu göstermektedir. Elde edilen bulgular, bu tür malzemelerin petrol sızıntılarının temizlenmesinde ve endüstriyel atık suların arıtılmasında geleneksel yöntemlere kıyasla etkili ve sürdürülebilir bir alternatif oluşturabileceğini ortaya koymaktadır.
Increasing industrial activities and oil spills have turned oil pollution into a significant environmental issue that poses a serious threat to aquatic ecosystems. The aim of this study is to develop cellulose-based, modified sponges from lignocellulosic wastes as a sustainable and low-cost solution, and to evaluate their oil removal performance from water. In this context, cellulose fibers obtained from renewable biomass sources such as agricultural and forestry industry wastes were converted into a three-dimensional, porous sponge structure using cryogenic freezing and lyophilization techniques. To enhance the surface properties of the produced sponges and convert their hydrophilic character into hydrophobic, an esterification reaction was carried out using stearoil klorür. Through this chemical modification, the water-repellent ability of the sponges was improved, enabling them to selectively adsorb oils. The structural, morphological, and chemical properties of the materials were thoroughly characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), contact angle measurements, and surface energy analyses. FTIR analyses confirmed the formation of new functional groups on the sponge surface as a result of the modification, while SEM images revealed the porous structure and uniform distribution of fibers. Contact angle tests showed that the modified sponges exhibited a water contact angle above 140°, indicating that the material had acquired superhydrophobic properties. The modified cellulose sponges were tested in adsorption experiments with various oils and chemicals such as motor oil, vegetable oil, diesel, and toluene. It was observed that the sponges could absorb oils in amounts ranging from 12 to 17 times their own weight, and this capacity was largely maintained in repeated use. Additionally, the sponges were subjected to up to ten regeneration cycles using mechanical squeezing and low-speed centrifugation, with adsorption efficiency remaining above 85%. These results demonstrate that cellulose sponges derived from lignocellulosic wastes are not only environmentally friendly and cost-effective but also high-performance oil sorbent materials. The findings suggest that such materials could serve as an effective and sustainable alternative to conventional methods in cleaning up oil spills and treating industrial wastewater.
Increasing industrial activities and oil spills have turned oil pollution into a significant environmental issue that poses a serious threat to aquatic ecosystems. The aim of this study is to develop cellulose-based, modified sponges from lignocellulosic wastes as a sustainable and low-cost solution, and to evaluate their oil removal performance from water. In this context, cellulose fibers obtained from renewable biomass sources such as agricultural and forestry industry wastes were converted into a three-dimensional, porous sponge structure using cryogenic freezing and lyophilization techniques. To enhance the surface properties of the produced sponges and convert their hydrophilic character into hydrophobic, an esterification reaction was carried out using stearoil klorür. Through this chemical modification, the water-repellent ability of the sponges was improved, enabling them to selectively adsorb oils. The structural, morphological, and chemical properties of the materials were thoroughly characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), contact angle measurements, and surface energy analyses. FTIR analyses confirmed the formation of new functional groups on the sponge surface as a result of the modification, while SEM images revealed the porous structure and uniform distribution of fibers. Contact angle tests showed that the modified sponges exhibited a water contact angle above 140°, indicating that the material had acquired superhydrophobic properties. The modified cellulose sponges were tested in adsorption experiments with various oils and chemicals such as motor oil, vegetable oil, diesel, and toluene. It was observed that the sponges could absorb oils in amounts ranging from 12 to 17 times their own weight, and this capacity was largely maintained in repeated use. Additionally, the sponges were subjected to up to ten regeneration cycles using mechanical squeezing and low-speed centrifugation, with adsorption efficiency remaining above 85%. These results demonstrate that cellulose sponges derived from lignocellulosic wastes are not only environmentally friendly and cost-effective but also high-performance oil sorbent materials. The findings suggest that such materials could serve as an effective and sustainable alternative to conventional methods in cleaning up oil spills and treating industrial wastewater.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Kimya, Chemistry ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği
