Search

İklim değişikliği, 21. yüzyılda insanlığın en büyük problemlerinin başında gelir. Ekosistemler, insan sağlığı, ve başka birçok sosyo-ekonomik probleme yol açacağından dolayı son yıllarda uluslararası gündemde ele alınmaya başlanmıştır. İklim değişikliğine sebep olan sera gazlarından en büyük paya sahip CO2'yi yakalamak ve depolamak çözülecek zorlu problemlerin başında gelmeye başlamıştır. Günümüzdeki kısıtlı kaynaklarımızdan dolayı çok enerji harcayan olgun teknolojilerin yerine yeni, daha az enerji harcayan alternatif çözümler aramak gerekmektedir.Bu yenilikçi çözümlerden bir tanesi organik baz ve iyonik sıvı kullanarak sulu amin çözeltilerine göre daha az enerji harcayarak absorpsiyon yapmaktır. İkinci bir yenilik ise ultrasonik su banyosu kullanarak daha kısa sürede ve daha düşük sıcaklıkta desorpsiyon yaparak enerji tasarrufuna katkı sağlamaktır. Bu sebeple bu tez çalışmasında DBN, TBD ve BTMG organik bazları kullanılmış ve çözücü olarak da 1-Hekzanol, 1-Propanol ve 1-Bütanol kullanılarak organik bazlı iyonik çözeltiler hazırlanmıştır.Özel olarak tasarlanmış gaz-sıvı temas reaktöründe 30°C sıcaklıkta absorpsiyon gerçekleştirilmiş ve elde edilen verilerle çözeltilerin CO2 tutma kapasiteleri ve başlangıç absorpsiyon hızları hesaplanmıştır. Absorpsiyon işlemi ardından ultrasonik su banyosunu farklı güçlerde (%60, %80, %100) ve sıcaklıklarda (60°C, 70°C, 80°C) çalıştırarak desorpsiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Desorpsiyon işleminin sonucunda elde edilen verilerle çözeltilerin CO2 desorplama kapasiteleri ve desorpsiyon süreleri incelenmiştir. Çözeltilerin tekrarlanabilirliklerinin ölçülebilmesi için bu işlemler 5'er kez tekrarlanmıştır. Deneylerin sonucunda DBN bazlı sistemlerin diğerlerine oranla daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Tüm bazların 1-Hekzanol ile kütlece %10'luk çözeltileri karşılaştırıldığında DBN, TBD ve BTMG bazlarının CO2 absorpsiyon kapasiteleri sırasıyla; 0,0287 mol, 0,0179 mol ve 0,0149 mol olarak bulunmuştur. Çözeltilerin tekrarlanabilirlikleri için olası performans kayıpları tartışılmıştır. Ultrasonik desorpsiyon işleminin desorpsiyon süresini kısalttığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, hem organik bazlı iyonik sıvı hem de ultrasonik su banyosu kullanımı ile 100°C'nin altında desorpsiyon işlemi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Desorpsiyon işleminde ise kendi içinde su banyosu farklı güç ve sıcaklık değerlerinde çalıştırıldığındaki durumda oluşan performans değişimleri değerlendirilmiştir. Ultrasonik banyo 80°C sıcaklık ve %100 güçte çalıştırıldığında diğer koşullara göre daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Climate change is one of the biggest problems of humanity in the 21st century, and this situation has been considered in the international agenda in recent years as it may lead to human health, especially ecosystems, and many other socio-economic problems. Capturing and storing CO2, which has the largest share of greenhouse gases that cause climate change, is one of the most challenging problems to solve. It is necessary to look for new, less energy consuming alternative solutions instead of mature technologies that consume a lot of energy due to our limited resources.One of these innovative solutions is to make the absorption by using organic base and ionic liquid, which use less energy than aqueous amine solutions. A second innovation is to contribute to energy savings by desorption at a lower temperature and in less time by using an ultrasonic water bath. For this reason, DBN, TBD and BTMG organic bases were used in this thesis and organic based ionic solutions were prepared by using 1-Hexanol, 1-Propanol and 1-Butanol as the solvent.In the specially designed gas-liquid contact reactor, absorption was carried out at 30 °C and the CO2 absorption capacity and initial absorption rates of the solutions were calculated with the data obtained. Desorption was carried out by running the ultrasonic water bath at different powers (60%, 80%, 100%) and temperatures (60 °C, 70 °C, 80 °C). The data obtained as a result of the desorption process were analyzed for CO2 desroption capacity and desorption time of the solutions. These processes were repeated 5 times to measure the repeatability of the solutions.As a result of the experiments, it has been observed that DBN based systems are more successful than the others. When 1-Hexanol and 10% by mass solutions of all bases are compared, the CO2 absorption capacities of DBN, TBD and BTMG bases are as follows; 0.0287 mol, 0.0179 mol and 0.0149 mol. Possible performance losses for the reproducibility of the solutions are discussed. It was concluded that the ultrasonic desorption process shortened the desorption time. In addition, desorption below 100 °C has been successfully performed with the use of both an organic-based ionic liquid and an ultrasonic water bath. In the desorption process, the performance changes that occur when the water bath is operated at different power and temperature values are evaluated. It has been observed that the ultrasonic bath is more successful than other conditions when it is operated at 80 °C and 100% power. 133

Bu çalışmada elma sularına 24kHz frekans ve 85µm genlik seviyesindeki ultrases işlemi 55, 65 ve 75°C sıcaklıklarda uygulanmış (termosonikasyon) ve 12 hafta boyunca kalite özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Bu depolama sürecinde; elma sularındaki polifenol oksidaz (PFO) enzim aktivitesi, bulanıklık kalitesi, briks, renk, pH, toplam fenolik madde ve antioksidan aktivitesi üzerine ultrases işleminin etkileri incelenmiştir. 75°C sıcaklıkta uygulanan ultrases işlemi sonucunda PFO enzimleri tamamen inaktif olurlarken, 65°C'de uygulanan işlemlerde ise uygulama süresiyle ilişkili bir şekilde depolamanın ilerleyen haftalarında (6. ve 12.) PFO enzim aktivitesinin tamamen yok olduğu gözlemlenmiştir. 65°C'de 12 dakika uygulanan ultrases işleminin işlem görmemiş elma sularına kıyasla bulanıklık seviyesini (~92 kat) ve bulanıklık kararlılığını (~9 kat) çok önemli seviyeye kadar artırdığı ve bununla birlikte daha uzun süre veya daha yüksek sıcaklıklarda uygulanan ultrases işlemlerinin bulanıklık kalitesini nispeten azalttığı gözlemlenmiştir. 65°C'de 12 dakika uygulanan ultrases işlemleri elma sularının L* renk değerlerinde olumlu kabul edilebilecek seviyeye kadar (~%19) açılmaya ve kroma değerinde ise önemli seviyede artışa (~%25) sebep olduğu gözlemlenmiştir. Ultrases işlemi pH değerlerinde önemli bir değişime sebep olmazken, briks değerlerinde buharlaşmadan kaynaklandığı düşünülen bir artış olmuştur. Ultrases işlemi uygulanan elma sularının toplam fenolik madde ve antioksidan aktivite özelliklerinin, tek başına geleneksel ısıl işlem uygulanan elma sularına göre daha iyi seviyede olduğu gözlemlenmiştir. Sonuçlar göstermektedir ki ultrases işlemi ısıl işlemle kombine edildiğinde endüstriyel olarak önemli bir potansiyel taşımaktadır. In the present study, ultrasound process (thermosonication) was applied to apple juice at different temperatures (55, 65 and 75°C), 24 kHz frequency and 85 μm amplitude level. The change in quality parameters of apple juice during 12 weeks was investigated. Quality parameters of apple juice considered in the present study were polyphenol oxidase activity, turbidity, pH, brix, colour properties, phenolic content and antioxidant activity. Polyphenol oxidase (PPO) enzyme was completely inactivated by the ultrasound application carried out at 75°C. Regarding the process performed at 65°C, PPO enzymes lost their activity exactly after 6 week storage of the samples. Ultrasound process performed at 65°C for 12 min caused to remarkable increase in turbidity level (92 times higher than control samples) and turbidity stability (9 times higher than control sample) when compared with the those of control sample which was produced without ultrasound process. Ultrasound process applied at temperature and time levels higher than 65°C and 12 min, respectively. It was also observed that higher level of temperature and time applications resulted in slight decrease in turbidity quality of the samples. Ultrasound process applied at 65°C and 12 min caused to increase in L* value of the sample approximately 19% times comparing with the sample and chroma value significantly increased (25% times). Also the total phenolic content and antioxidant activities of the apple juices which are applied by ultrasound are higher than apple juices which are applied by conventional heat treatment. The results of the present study indicated that the quality and functional parameters of apple juice were positively influenced by ultrasound process and the effectiveness of the process was depend on the temperature level. Combining ultrasound with temperature is up-and-coming process for the fruit juice industry. 83

ÖZET Ultrasonik teknoloji, gelişmesini devam ettiren bir bilim olup, pekçok sahada alternatifsiz kullanım alanları bulmuştur. Bunlar, askeri ve sivil denizcilikte su altı radarları, malzeme mühendisliğinde metallerin ve konstrüksiyonların iç yapı kontrolleri ve tıbbi ultrasonografi vb.dir. Ultrasonik teknolojinin teşhis amacıyla kullanıldığı bu sahaların yanında, ultrasonik enerjinin sıvı ortamlarda yarattığı kavitasyon etkisine dayanarak kimyasal bir araç olarak kullanılması sonokimya alanını ortaya çıkarmıştır. Sonokimyasal etkinin fiziksel- mekanik etkilere dayanması, bize bu yöntemin geleneksel tekstil yıkama tekniğine de ciddi bir alternatif oluşturacağını göstermektedir. Ancak özellikle yağlı makina parçalarının çözücü banyoları içinde temizlenmesi endüstride yaygın olarak kullanılmış olmasına rağmen, tekstil yıkama teknolojisinde, henüz araştırma ölçülerinin çok dışına çıkamamıştır. Çünkü birinci halde ultrasonik enerjinin sadece mekanik etkisi, ikincisinde ise çok daha karmaşık sonokimyasal ve mekanik etkiler bileşimi rol oynamaktadır. Bu çalışmada 3 farklı standart test bezi, 3 farklı deterjan ve 5 değişik yıkama zamanında, 5 ilave parametre (deterjan katkı maddeleri) kullanılarak, ultrasonik ve konvansiyonel yıkama teknikleri mukayese edilmişler ve değerlendirilmişlerdir. Deneyler sonucunda ultrasonik enerjinin, yeni nesil çamaşır makinalarında mevcut tekniklerle kombine edilebilecek önemli bir alternatif oluşturduğu anlaşılmıştır. ABSTRACT The field of ultrasonic is still making strides toward perfection, but already many applications of ultrasonic waves have been found in science and technology. Some examples are military and non- military exploration of sea floor and sonarsystems, non-destructive testing in material engineering, medical therapy and diagnosis. All of which are primarily of diagnostic/nature. There is also a field called sonochemistry where ultrasonic energy is used to create some chemical and mechanical effects on matter immersed or solved in liquids. Although cleaning and degreasing of parts and assemblies in automotive and other industries is widely used, ultrasonic energy is still not applied in industrial scale for textile washing. This is due to the complexity of controlling the combination of chemical and mechanical effects, whereas at degreasing of machine parts only the mechanical effect is applied. It was presumed that ultrasonic textile washing could be a competitive alternative to conventional techniques, therefore following experiments have been conducted. Three types of standard test clothes, have been washed with 3 types of detergents where five washing cycle duration's and respectively five different additives have been tested. The test have been conducted in both type of washing equipment simultaneously (conventional and ultrasonic) and sound comparison was made. As a result it was found that ultrasonic energy is a very useful component which should be incorporated into new generation washing machines. 155