E-ISSN: 2587-0351 | ISSN: 1300-2694
Pamukkale University Journal of Engineering Sciences - Pamukkale Univ Muh Bilim Derg: 29 (4)
Volume: 29  Issue: 4 - 2023
1.Cover-Contents
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
Pages I - V

2.The design and experimental investigation of membrane-based tubular liquid desiccant dehumidification system
Barış Kavasoğulları, Ertugrul Cihan, Hasan Demir
doi: 10.5505/pajes.2022.79413  Pages 303 - 313
Bu çalışmada, membranlı boru tipi sıvı desikant nem alma sisteminin tasarımı yapılmış ve sistemin nem alma performansı incelenmiştir. İmal edilen sistemde suni sosis kılıfı ve Tyvek® Solid olmak üzere iki farklı membran kullanılmış ve bu iki membran ile deneyler yapılmıştır. Yapılan deneylerde havanın Reynolds (Re) sayısı değiştirilerek hava hızının sistemin performansına etkisi araştırılmıştır. Ayrıca deneyler yapılırken ısıl kamera ile membrandan görüntü alınarak membrandaki sıcaklık değişimi gözlenmiştir. Elde edilen deneysel verilere göre sistemin nem alma verimi, suni kılıf için 200 Re sayısında %4.5-6 aralığında, Tyvek® Solid için yine 200 Re sayısında yaklaşık %18.5 olarak hesaplanmıştır.
In this paper, membrane-based tubular liquid desiccant dehumidification system was designed, and its dehumidification performance was investigated. In the manufactured system, two different membranes, synthetic sausage casing and Tyvek® Solid were used. The air Reynolds number (Re) was varied during the experiments to investigate effect of air velocity on the system performance. In addition, temperature changes in the membrane were observed by images taken with thermal camera. According to the experimental data obtained, the dehumidification efficiency of the system was calculated in between 4.5-6% at 200 Re number for synthetic sausage casing and approximately 18.5% at the same Re number for Tyvek® Solid.

3.Investigation of external heats for cubesats at various low earth orbits
Cihan Atar, Metin Aktas, Nedim Sozbir
doi: 10.5505/pajes.2022.60533  Pages 314 - 321
Bu çalışmada, küçük uyduların yapısal panellerine etki eden ışınımsal ısı yükleri çeşitli yörünge konfigürasyonları için simüle edilmiştir. Sınırlı kullanılabilir hacimlere sahip olmaları nedeniyle küçük uyduların termal yönetimleri oldukça zordur. Yörüngedeki uydular sadece ekstrem sıcaklıklara değil, aynı zamanda hızlı sıcaklık değişimlerine de maruz kalırlar. Güvenli çalışma koşullarının sağlanması için uzaydaki termal ortamın dikkatlice analiz edilmesi gerekmektedir. Bu makale, Monte Carlo Işın İzleme (MCRT) yöntemi ile Systema Thermica v4.9.0 programı kullanılarak çeşitli yörünge parametrelerinin uydu panellerine etki eden ısıl ortamın sayısal analizine yer vermektedir. Bu çalışmanın sonuçları, benzer yörüngelerde çalışan uyduların tasarım aşamasında yararlı olabilir.
In this paper, radiative heat loads on structural panels of small satellites are simulated for various orbital configurations. Thermal management of small satellites are challenging because of their limited available volumes. Satellites in orbits experience not only extreme temperatures but also rapid temperature changes. In order to provide safe operating conditions, the thermal environment in space must be carefully analyzed. This paper presents a numerical investigation of thermal environment influenced the panels of satellites for various orbital parameters by using Systema Thermica v4.9.0 software with Monte Carlo Ray Tracing (MCRT) method. The results of this study can be useful in the design stage of small satellites operating in similar orbits.

4.Improving the load distribution in the automobile front collision zone by adding 'S' shaped curved collision rail
Fahri Berk Bilbay, Murat Reis, Betül Gülçimen Çakan, Cihat Ensarioglu, Mustafa Cemal Çakır
doi: 10.5505/pajes.2022.38572  Pages 322 - 330
Bu çalışmada, “S” şeklinde bir çarpışma kolu ile güçlendirilmiş, aracın ön çarpışma bölgesinin performansı, klasik düz çarpışma kolununki ile karşılaştırılmıştır. Araçtaki çok yönlü ve sürekli yük yollarını elde etmek amacıyla önden çarpma senaryosu Hyperworks – Optistruct yazılımı ile oluşturulmuş ve aracın topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yük yolları baz alınarak araç ön çarpışma bölgesi elemanları Siemens NX yazılımı ile tasarlanmıştır. Ön çarpışma bölgesi elemanlarının malzeme tanımları, bağlantı bölgeleri ve kabuk eleman yapıları Altair Hypermesh yazılımı ile oluşturulmuş ve böylece ön işlem prosesi tamamlanmıştır. Klasik düz çarpışma koluna sahip ön çarpışma bölgesi ile “S” şeklindeki çarpışma koluyla güçlenedirilmiş ön çarpışma bölgesini karşılaştırmak amacıyla iki farklı ön çarpışma bölgesi modeli oluşturulmuş ve çözümü için Abaqus yazılımı kullanılmıştır. Simülasyonlardan, her bir model tarafından sönümlenen enerji miktarı, oluşan toplam deplasman, yolcu kabinine iletilen yük miktarı ve çarpışma kuvveti verimliliği (CFE) sonuçları elde edilmiştir.
In this study, the performance of the front collision zone of the vehicle, reinforced with an S-shaped front collision rail, was compared to that of the classic straight front collision rail. In order to create a safe living cage in automobiles, half vehicle model was used and the collision performances of two different front collision zone models were compared. Torsion, bending and frontal impact scenarios were created with Hyperworks - Optistruct software to obtain versatile and continuous load paths in the vehicle. Vehicle front collision zone elements were designed with Siemens NX software based on the resulting load paths. Material definitions, connection zones and shell element structures of the front collision zone elements were created with Altair Hypermesh software and thus the pre-treatment process was completed. In order to interpret the results better, two different front collision zone models were created and the Abaqus software was used to solve the models. From the simulations, the amount of energy damped by each model, the total displacement, the amount of load delivered to the passenger compartment and the collision force efficiency (CFE) results were obtained.

5.Demand forecasting with deep learning: Case study in a third-party logistics company for the COVID-19 period
Ayşe Zeybel Peköz, Tülin İnkaya
doi: 10.5505/pajes.2022.73537  Pages 331 - 339
COVID-19 pandemi döneminde yaşanan kısıtlamalar ve kapanmalar küresel tedarik zincirlerini büyük ölçüde etkilemiştir. Lojistik sektörü, bu süreçten en çok etkilenen sektörler arasında yer almaktadır. Bu nedenle, lojistik talebinin doğru ve hızlı tahmin edilmesi, etkin kaynak planlaması için önem taşımaktadır. Bu çalışmada, bir üçüncü parti lojistik firmasında COVID-19 pandemi dönemindeki talebin doğru tahmin edilmesi hedeflenmiştir. Lojistik firmasının Haziran 2020 ve Aralık 2020 tarihleri arasındaki sevkiyat verisi incelenmiştir ve tahmin problemi tek değişkenli zaman serisi olarak ele alınmıştır. Çalışma kapsamında, derin öğrenme tabanlı talep tahmini modeli önerilmiştir. Önerilen modelde evrişimli sinir ağı (CNN) ile uzun kısa dönem hafıza (LSTM) ağı bütünleştirilmiştir. CNN özniteliklerin çıkarılmasını, LSTM ağı ise uzun dönemli bağımlılıkların yakalanmasını sağlamaktadır ve önerilen model hibrit CNN-LSTM olarak adlandırılmıştır. Hibrit CNN-LSTM’in tahmin performansı klasik tahmin yaklaşımlarının yanı sıra makine öğrenmesi ve derin öğrenme yaklaşımları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Tüm tahmin yöntemlerinin parametre değerleri deneysel çalışmalar ile belirlenmiştir. Deneysel sonuçlara göre önerilen hibrit CNN-LSTM yöntemi diğer yöntemlerden daha yüksek tahmin performansı göstermiştir. Önerilen yaklaşım, lojistik talebinin doğru tahmin edilmesini sağlayarak iş gücü ve kaynak planlaması faaliyetlerine girdi oluşturmaktadır.
The restrictions and closures experienced during the COVID-19 pandemic period have affected the global supply chains greatly. The logistics sector is among the most affected sectors from this process. For this reason, accurate and fast estimation of logistics demand is important for effective resource planning. In this study, the aim is to predict the demand accurately in a third-party logistics company during the COVID-19 pandemic period. The shipment data of a logistics company between June 2020 and December 2020 were examined, and the prediction problem was considered as univariate time series. In the scope of the study, a deep learning-based demand forecasting model is proposed. In the proposed prediction model, convolutional neural network (CNN) and long short-term memory (LSTM) network are integrated. CNN provides feature extraction, LSTM captures long-term dependencies, and the proposed model is called hybrid CNN-LSTM. The prediction performance of the hybrid CNN-LSTM was evaluated by comparing it with the classical prediction approaches as well as machine learning and deep learning approaches. The parameter values of all forecasting methods were determined by experimental studies. According to the experimental results, the proposed hybrid CNN-LSTM method showed higher performance than the other methods. The proposed approach generates input to workforce and resource planning activities by providing accurate estimation of logistics demand.

6.EECHEP: Energy efficient cluster head election protocol for extending lifetime of heterogeneous sensor networks
Esma Dilek, Murat Dener
doi: 10.5505/pajes.2022.54789  Pages 340 - 356
Kablosuz Sensör Ağlar, kısıtlı enerjiye sahip pillerle çalışan bir dizi düşük maliyetli, küçük sensör düğümlerinden oluşur. Sensör düğümlerinin sınırlı güç, bellek ve işlem kapasiteleri nedeniyle, düğümlerin enerji tüketimini iyileştiren ve ağın ömrünü uzatan yeni yöntemlerin bulunması önemlidir. Sensör düğümleri arasından küme başı seçimi, kablosuz sensör ağlarda ağın verimliliğini ve ömrünü artırmak için önemli bir role sahiptir. Bu çalışmada ağın ömrünü uzatan, heterojen kablosuz sensör ağlar için bir küme başı seçim yöntemi önerilmiş ve değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçları, önerilen küme başı seçim protokolünün, ağ ömrü açısından SEP ve LEACH protokollerinden daha iyi bir performans sunduğunu ve daha uzun süre verim sağlayabildiğini ortaya koymuştur. EECHEP'in, sensör enerjisinin verimli kullanımını sağladığı ve baz istasyonuna rapor sunan, hayatta kalan küme başı düğümlerinin sayısını artırmaya yardımcı olduğu görülmüştür.
Wireless Sensor Networks consist of a number of low cost, small sensor nodes powered by energy constrained batteries. Due to limited power, memory, and processing capacities of sensor nodes, it is essential to find new methods which improves energy consumption of the nodes and prolongs the lifetime of the network. Cluster head election among sensor nodes has an important role in wireless sensor networks to boost efficiency and lifetime of the network. In this study, a cluster head election method has been proposed and evaluated for heterogeneous wireless sensor networks, which extends the lifetime of the network. Simulation results reveal that the proposed cluster head election method offers a better performance than the SEP and LEACH protocols in terms of network lifetime and is able to provide throughput for a longer period of time. It is found that EECHEP provides efficient use of sensor energy and helps increase the number of surviving cluster head nodes that report to the base station.

7.Semantic-based anomaly detection in laboratory environments using SOSA/SSN sensor ontology frameworks
Musa Milli, Mehmet Milli, Sanaz Lakestani, Özlem Aktaş
doi: 10.5505/pajes.2022.95595  Pages 357 - 369
Günümüz modern dünyasında, laboratuvarlar okullarda, hastanelerde ve birçok kurumda, eğitim hayatının, iş hayatının ve gündelik yaşamın vazgeçilmez parçaları haline gelmiştir. Laboratuvarlar gerek eğitim alanında, gerek sağlık alanında veya gerekse endüstriyel alanda kullanılsın en temel prensip çalışanların ve çevrenin güvenliğinin sağlanması olmalıdır. Güvenlik önlemlerin ise en başında insan sağlığını doğrudan etkileyen ve laboratuvarların doğası gereği ortamda bulunmak zorunda olan fiziksel (sıcaklık, nem), kimyasal (gazlar), biyolojik (bakteriler, virüsler) ortam parametrelerinin sürekli izlenmesi, takibinin yapılması ve kontrol altında tutulması gelmektedir. Laboratuvar ortamlarında bu parametrelerin kontrol altında tutulması birçok yerde ya hiç yapılmamaktadır ya da hala klasik ve konvansiyonel yöntemler ile yapılmaktadır. Bu çalışmada laboratuvar ortam parametrelerinin devamlı izlenmesi amacı ile klasik yöntemlerin dezavantajlarını ortadan kaldırmak için sensör tabanlı bir sistem kurulmuştur. Önerilen sensör tabanlı sistem semantik web teknolojileri ile anlamsal olarak zenginleştirilmiştir. Böylelikle önerilen sistemin etkinliği ve sürdürülebilirliği de arttırılmıştır. Özellikle son yıllarda tüm dünyayı etkisi altına alan ve hava yolu ile bulaşan Covid-19 gibi hastalıkların yayılımın azaltmak için iç mekân ortamlarının hava kalitelerinin gözetimi ve iyileştirilmesi şarttır. Önerilen çalışmanın özellikle Covid-19 gibi salgın zamanlarında hastaneler, okullar, toplu taşıma araçları ve yoğun bakım üniteleri gibi kritik öneme sahip alanlarda kullanılma potansiyeli yüksektir. Sonraki çalışmalarda önerilen sisteme yapay zekâ yaklaşımları da eklenerek sisteme ileriye yönelik hava kalitesi tahmin kabiliyeti kazandırılacaktır. Geliştirilen sistem sayesinde kurumlar ve firmalar eylem planlarını daha erken devreye sokarak ortam şartlarının yönetilebilirliği noktasında avantaj sağlayacaklardır.
In today's modern world, laboratories have become indispensable parts of education life, business life and daily life in schools, hospitals and many institutions. Whether laboratories are used in the field of education, health or industry, the most basic principle should be to ensure the safety of employees and the environment. The foremost security measures are monitoring, following and keeping the physical (temperature, humidity), chemical (gases), biological (bacteria, viruses) environmental parameters that directly affect human health and that have to be in the environment due to the nature of the laboratories under control. Keeping these parameters under control in laboratory environments is either not done at all or is still done with classical and conventional methods. In this study, a sensor-based system was established in order to eliminate the disadvantages of classical methods with the aim of continuous monitoring of laboratory environment parameters. The proposed sensor-based system is semantically enriched with semantic web technologies. Thus, the efficiency and sustainability of the proposed system has been increased. To effectively control and prevent the spread of diseases such as Covid-19, which has affected the whole world in recent years and is transmitted by air, it is essential to monitor and improve the air quality of indoor environments. The proposed study has a high potential to be used in critically important areas such as hospitals, schools, public transport and intensive care units, especially during epidemic times such as Covid-19. By adding artificial intelligence approaches to the proposed system in future studies, the system will gain the ability to predict air quality for the future. Thanks to the developed system, institutions and companies will be able to put their action plans into action earlier and gain an advantage in terms of the manageability of environmental conditions.

8.Large amplitude free vibrations analysis of prismatic and non-prismatic different tapered cantilever beams
Chitaranjan Pany
doi: 10.5505/pajes.2022.02489  Pages 370 - 376
Bu makale, farklı koniklik oranları için sonlu elemanlar yöntemini kullanarak konsantre uç yüklerine maruz kalan prizmatik (uzunluk boyunca değişmeyen enine kesit) ve prizmatik olmayan (konik, yani uzunluk boyunca değişen enine kesit) konsol kirişler için büyük sapma verileri sunmaktadır. Yaklaşık doğrusal olmayan çözüm, bir polinom fonksiyonunun perspektifinden türetilir. Prizmatik olmayan konsol kirişlerle ilişkili olan konik kirişlerin farklı genişlikleri, derinlikleri ve çapları vardır. Yukarıda bahsedilen ve analiz edilen büyük yer değiştirme verileri kullanılarak, konik (prizmatik) ve konik olmayan (prizmatik) konik kiriş için büyük genlikli birinci mod frekansını değerlendirmek için çok basit bir yaklaşım kullanılır. Mevcut yaklaşım etkin bir şekilde kullanılabilir. literatürde mevcut olan diğer yöntemlere kıyasla çok daha az bilgisayar kapasitesi ile doğru sonuçları bulmaktır. Mevcut bulgular ile bibliyografik veriler arasındaki fark gösterilmektedir. Bu çalışmanın ana amacı, konik kirişli olan ve olmayan büyük genlikli birinci mod serbest titreşim frekansı problemleri için yük parametresi (λ) ile uç eğimi (α) ve uç genliği (a/L) cinsinden polinom fonksiyonlarının basit tanımına katkıda bulunmaktır. Büyük genlikli birinci mod frekansı (Ω), uç eğimi (α) ile artar. Bu, prizmatik ve prizmatik olmayan konsol kirişlerin sertleşme tipi doğrusal olmayanlık sergilediğini gösterir.Belirli bir uç eğiminde (α), çap konikliği, diğer konik kirişlerden ve düzgün kirişlerden daha yüksek frekans gösterir.Mevcut çalışmalara göre, daha düşük bir uç eğimi (α) veya genlik (a/L) aralığı ile sınırlandırılabilir.
This article presents large deflection data for prismatic (unvarying cross section across length) and non-prismatic (tapered, i.e. varying cross section across length) cantilever beams subjected to concentrated tip loads using the finite element method for different taper ratios. The approximate nonlinear solution is derived from the perspective of a polynomial function. The tapered beams that correlate to the non-prismatic cantilever beams have different widths, depths, and diameters. Using the aforementioned large displacement data that have been analysed, a very simple approach is used to evaluate the large amplitude first mode frequency for the cantilever beam with (non-prismatic) tapered and without (prismatic) tapered. The current approach can be used effectively to find accurate results with far less computer capacity as compared to other methods available in the literature. The difference between the current findings and the bibliographic data is shown. The major goal of this work is to contribute to the simple description of polynomial functions for large amplitude first mode free vibration frequency problems with and without tapered beams in terms load parameter(λ) versus tip slope (α) and tip amplitude (a/L). Large amplitude first mode frequency (Ω) increases with tip slope (α). This indicates that the prismatic and non-prismatic cantilever beams exhibit hardening type nonlinearity. At a particular tip slope (α), the diameter taper shows higher frequency than other tapered beams and uniform beams. According to current studies, it can be restricted to a lower range of tip slope (α) or amplitude (a/L).

9.Developing a model to evaluate current practice level of key data used in water loss management
Cansu Bozkurt, Mahmut Fırat, Abdullah Ateş
doi: 10.5505/pajes.2022.61657  Pages 377 - 383
İçme suyu dağıtım sistemlerinde meydana gelen kayıpların yönetilmesi amacıyla oldukça fazla yöntem ve süreç uygulanmaktadır. Bu yöntemlerin uygulanabilmesi ve beklene faydanın elde edilebilmesi için sistemde temel verilerin düzenli ölçülmesi ve izlenmesi gerekir. Bu çalışmada, su kayıp yönetimi süreçlerinin sürdürülebilir bir şekilde yürütülmesi için gerekli olan temel verilerin mevcut düzeylerinin analiz edilmesi ve değerlendirilmesi için yeni bir model geliştirilmiştir. Bunun için su kayıp yönetimini kapsayacak şekilde toplamda 18 temel bileşen dikkate alınmıştır. Bu bileşenlerin mevcut durumunun ve uygulama düzeyinin değerlendirilmesi için puanlandırma yapısı geliştirilmiştir. Bu puanlandırma yapısında bileşenler mevcut uygulama düzeyini tanımlayacak şekilde kademeli olarak puanlandırılmaktadır. Geliştirilen model üç su idaresine uygulanarak gerçek saha verileri ile test edilmiştir. Her bir idarenin temel veriler kapsamında mevcut durumu, zayıf ve güçlü yönleri tanımlanmıştır. Bu analizlere göre her bir bileşen için kademeli olarak ulaşılması gereken hedefler belirlenmiştir. Bu çalışmanın özellikle su kayıp yönetiminde idarelerde karar vericiler ve teknik personeller için referans oluşturacağı düşünülmektedir.
Various methods and processes are applied in order to manage losses in water distribution systems. In order to apply these methods and achieve the expected benefits, the basic data in the system should be measured and monitored regularly. In this study, a new model was developed to analyze and evaluate the current levels of basic data required for the sustainable execution of water loss management processes. For this, a total of 18 basic components covering water loss management were considered. A scoring structure has been developed to evaluate the current status and application level of these components. In this scoring structure, the components are scored gradually to define the current level of application. The developed model was applied to three water utilities and tested with real field data. The current situation, weaknesses and strengths of each administration are defined within the scope of basic data. Targets to be achieved gradually for each component were determined based on these analyzes. It is thought that this study will constitute a reference for decision makers and technical personnel in administrations, especially in water loss management.

10.Recovery of lithium, cobalt and other metals from lithium-ion batteries
Oktay Celep, Ersin Y. Yazici, Haci Deveci, Christie Dorfling
doi: 10.5505/pajes.2022.98793  Pages 384 - 400
Yüksek metal içeriklerine sahip olan atıklar önemli bir ikincil kaynak konumundadırlar. Bu atıkların değerlendirilmesi, çevresel ve ekonomik avantajlarının yanı sıra doğal kaynakların korunması açısından da önemlidir. Taşınabilir elektrikli ve elektronik cihazların (cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, video kameralar vb.) ve elektrikli otomobillerin yaygınlaşmasına bağlı olarak bunların temel bileşeni olan lityum-iyon pillerde/bataryalarda (LIB) kullanılan lityum ve kobalt tüketimleri de artmıştır. LIB’ler, lityum (%1,5-7), kobalt (%5-20), manganez (%15-20), bakır (%8-10), alüminyum (%5-8) ve nikel (%5-10) gibi metalleri içermesinden dolayı önemli bir ikincil kaynak olarak değerlendirilmektedirler. Atık LIB’lerden metallerin geri kazanımında endüstriyel olarak mekanik ön-işlem, pirometalurjik, hidrometalurjik veya bunların birleşimden oluşan yöntemler kullanılmaktadır. Mekanik ön-işlem ve fiziksel ayırma işlemlerinden sonra H2SO4, HCI ve HNO3 gibi inorganik ya da organik asitlerle liç sonrası çözelti saflaştırma, çöktürme ve solvent ekstraksiyon yöntemlerini içeren hidrometalurjik yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, LIB’lerden metallerin geri kazanım prosesleri ve yapılmış farklı çalışmalar tartışılmıştır. Ayrıca, Dünya’da lityum/kobalt kazanımının gerçekleştirildiği endüstriyel uygulamalardan akım şemaları sunulmuştur.
Wastes with high metal content are an important secondary source. Utilization of these wastes is important offering environmental and economic advantages as well as the conservation of natural resources. Due to the widespread use of portable electrical and electronic devices (mobile phones, laptops, video cameras, etc.) and electric cars, the consumption of lithium and cobalt, which are used as main component in lithium-ion batteries/batteries (LIB), has increased. Because LIBs contain lithium (1.5-7%), cobalt (5-20%), manganese (15-20%), copper (8-10%), aluminium (5-8%), and nickel (5-10%), they are considered as an important secondary source. Industrially, mechanical pretreatment, pyrometallurgical and hydrometallurgical methods as alone or in combination are used in the recovery of metals from waste LIBs. After mechanical pretreatment and physical separation processes, hydrometallurgical methods including solution purification, precipitation and solvent extraction methods are used after leaching with inorganic such as H2SO4, HCI and HNO3 or organic acids. In this study, processes for recovery of metals from LIBs are discussed with critical review of studies carried out on this. In addition, flowsheets of industrial applications for lithium/cobalt recovery in the world are presented.

11.Algae based green biocomposites for tetracycline removal from aqueous solutions: kinetic, equilibrium and thermodynamic studies
Ülker Aslı Güler, Merve Türkay
doi: 10.5505/pajes.2022.47629  Pages 401 - 411
Bu çalışmada, aljinat bazı kullanılarak Spirulina sp. biyokütlesinden boncukların geliştirilmesi ve sudaki tetrasiklinin giderimi için adsorbent potansiyellerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla biyokompozitin yeşil sentezi yapılmış ve karakterize edilmiştir. Kesikli sistemde yürütülen giderim çalışmalarında; tetrasiklin giderim verimine; çözelti pH’ının, biyokompozit miktarının, temas süresinin ve farklı sıcaklıklarda farklı başlangıç kirletici konsantrasyonunun etkisi çalışılmıştır. İzoterm çalışmalarından elde edilen verilere Langmuir, Freundlich ve D-R izotermleri uygulanmıştır. 25, 35 ve 45 oC için Langmuir izoterminden elde edilen Qm değerleri sırasıyla 108.95 mg/g, 191.25 mg/g ve 404.75 mg/g olarak bulunmuştur. Elde edilen biyokompozit, yüksek tetrasiklin biyosorpsiyonu ile ilişkili olabilecek hidrofobikliğe ve çeşitli fonksiyonel gruplara (CH2, C-N, C-O, CO3-2 vb.) sahiptir. Biyokompozitin yüksek Qm değerleri, π-π elektron-verici-alıcı etkileşimi ve fonksiyonel gruplar ile tetrasiklin molekülleri arasındaki kompleks oluşumu nedeniyledir. Tetrasiklin biyosorpsiyonu için determinasyon katsayıları dikkate alınarak yalancı ikinci derece model uygun bulunmuştur. Termodinamik verilerden; artan sıcaklıkla tetrasiklin biyosorpsiyonunun artması, biyosorpsiyon işleminin endotermik ve spontan bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak; sentezlenen alg bazlı yeşil biyokompozitin, tetrasiklini sulardan başarılı bir şekilde uzaklaştırmak için kullanılabileceği ortaya konulmuştur.
This study aimed to develop beads from biomass and evaluate their adsorbent potential for tetracycline removal from water. For this purpose, a green synthesis of the biocomposite was made and characterized. In the removal studies carried out in the batch system; the effects of solution pH, amount of biocomposite, contact time, and different initial pollutant concentrations at different temperatures on the efficiency of tetracycline removal were studied. Langmuir, Freundlich, and D-R isotherms were applied to the data obtained from isotherm studies. Qm values obtained from Langmuir isotherm for 25, 35 and 45 oC were found to 108.95 mg/g, 191.25 mg/g and 404.75 mg/g, respectively. The resulting biocomposite had hydrophobicity and various functional groups (CH2, CN, CO, CO3-2 vb.), which may be associated with high tetracycline biosorption. The high Qm values of the biocomposite are due to the π-π electron-donor-acceptor interaction and complex formation between functional groups and tetracycline molecules. Considering the determination coefficients for tetracycline biosorption, the pseudo-second order model was found suitable. From the thermodynamic data; the increase in tetracycline biosorption with increasing temperature indicates that the biosorption process has an endothermic and spontaneous nature. As a result; it has been demonstrated that the synthesized algae-based green biocomposite can be used to successfully remove tetracycline from water.

12.Effects of different concentration of Zn(II) on the organic material degradation and nitrification process in the treatment of real industrial wastewater
Bengisu Çiftçioğlu Gözüaçık, Dilşad Soylu, Çiğdem Balçık, Bahar Özbey Ünal, Bülent Keskinler
doi: 10.5505/pajes.2022.97360  Pages 412 - 417
Bu çalışmada, farklı konsantrasyonlarda Zn (II) içeren üç gerçek endüstriyel atıksu, Zn (II)'nin organik madde bozunması ve nitrifikasyon prosesi üzerindeki etkilerini belirlemek için laboratuvar ölçekli ardışık kesikli biyoreaktör (AKR) ile arıtılmıştır. Zn (II)'nin nitrifikasyon performansı üzerindeki etkisi, amonyum oksitleyen bakterilerin (AOB) ve nitrit oksitleyen bakterilerin (NOB) biyoaktiviteleri ve çıkış suyu Zn (II) konsantrasyonu izlenerek belirlenmiştir. Farklı çinko konsantrasyonları içeren atıksu ile beslenen AKR'nin organik madde giderimlerinin yüksek benzerlik gösterdiği görülmüştür. 2,1, 1,2 ve 0,6 mg Zn (II)/L konsantrasyonunda çalıştırılan reaktörlerin amonyum giderme verimleri (AGV) sırasıyla %88,9±1,7, %89,8±1,0 ve %81,4±7,3 olarak gözlenmiştir. Bununla birlikte, nitrat dönüşüm oranı (NaDO) üzerinde dikkate değer bir etki tespit edilmiştir. NaDO sırasıyla 2,1, 1,2 ve 0,6 mg Zn (II)/L'lik bir konsantrasyon için %98,3±8,2, %47,5±11,4, %27,6±6,7 olmuştur. İlave olarak, Zn (II) konsantrasyonunun artmasıyla NOB biyoaktivitesinin iyileştiği sonucuna varılmıştır. Çıkış suyu Zn (II) konsantrasyonları, sırasıyla 2,1, 1,2 ve 0,6 mg Zn (II)/L'lik bir giriş konsantrasyonu için 0,67 mg/L, 0,33 mg/L ve 0,07 mg/L olarak ölçülmüştür. Giriş ve çıkıştaki çinko konsantrasyonlarının sonuçları, çinkonun biyofloklar üzerinde adsorbe edildiğini göstermiştir.
In this study, three real industrial wastewaters containing different concentration of Zn (II) were treated with lab-scale sequential batch bioreactor (SBR) to determine the effects of Zn (II) on the organic material degradation and nitrification process. The effects of Zn (II) on nitrification performance were determined by monitoring the bioactivities of ammonium oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB), and effluent Zn (II) concentrations. It was observed that the organic matter removals of SBRs fed with wastewater containing different zinc concentrations show high similarity. Ammonium removal efficiencies (ARE) of reactors operated with a concentration of 2.1, 1.2, and 0.6 mg Zn (II)/L were observed as 88,9±1,7%, 89.8±1.0 % and 81.4±7.3 %, respectively. However, a remarkable effect on nitrate conversion rate (NaCR) was determined. NaCR was 98.3±8.2%, 47.5±11.4%, 27.6±6.7% for a concentration of 2.1, 1.2, and 0.6 mg Zn (II)/L, respectively. Additionally, it was concluded that NOB bioactivity was improved with increasing Zn (II) concentration. The effluent Zn (II) concentrations were measured as 0.67 mg/L, 0.33 mg/L and 0.07 mg/L for a influent concentration of 2.1, 1.2, and 0.6 mg Zn (II)/L, respectively. Results of the influent and effluent zinc concentrations showed that zinc was adsorbed on bioflocs.

LookUs & Online Makale