Bitkisel lif atıklarından sürdürülebilir selüloz eldesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmanın konusu, ligno-selülozik karakterli lif atıklarından sürdürülebilir selülozun elde edilmesi ve karakterizasyonu üzerine kuruludur. Yapılan literatür ve ön deneme çalışmaları dikkate alınarak çalışma kapsamında öncelikle selülozun elde edileceği atık bitkisel lifler belirlenerek tedarik edilmiş, daha sonra atık liflerin kimyasal içeriği belirlenmiştir. Örnek olarak seçilen jüt ve keten atıklarının sırası ile %63,5 ve %78 oranında selüloz içerdiği görülmüştür. Tezin sonraki aşamasında selülozun bitkisel lif yapılarından izolasyonu çeşitli ekstraksiyon yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen selüloz numunelerinin karakterizasyonu için öncelikle polimerizasyon dereceleri ölçülerek, ticari alfa selüloz ile karşılaştırılmıştır. Yapısal karakterizasyon için Fourier Dönüşümlü Infrared Spektrofotometre ve X-Işını Kırınım analizleri uygulanmıştır. Termal analizler ise termogravimetrik analiz ile gerçekleştirilmiştir. Geri kazanılan ve ticari selülozun nem alma özellikleri de gravimetrik ölçüm yöntemi ile ölçülerek karşılaştırılmıştır. Tez çalışması materyaline uygulan testler sonucu elde edilen veriler değerlendirildiğinde selülozik lif atıklarından selüloz polimerinin izole edilmesinin başarılı bir şekilde gerçekleştiği görülmüştür. Yapılan analizler ile elde edilen selülozun, ticari alfa selüloz ile benzer yapısal ve termal özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir.Sonuç olarak bu tez kapsamında bitkisel lif atıklarından halı üretim atığı olarak tedarik edilen jüt lifleri ve iplik üretim atığı olarak temin edilen keten ipliklerinden selüloz ekstraksiyonu sağlanmış ve karakterizasyonu yapılmıştır. Hem tekstil sektörü hem de kâğıt, kompozit, savunma sektörleri için önemli bir hammadde olan selülozun atık ürünlerden kazanılması ve özelliklerinin belirlenmesi bu konuda çalışacak araştırmacı ve sanayicilere verileri ile bilgi sağlayacak ileriki çalışmaların planlanmasına yardımcı olacaktır.

The aim of this thesis is extraction and characterization of sustainable cellulose from ligno-cellulosic fiber wastes. At first, waste vegetable fibers were determined and supplied as a resource of cellulose considering the previous works about this topic and preliminary experimental studies. After that cellulose contents of jute and linen fibers were determined, respectively 63.5% and 78%. At the next stage of this study extraction of cellulose from waste vegetable fibers were accomplished with various extraction methods. For the characterization of obtained cellulose firstly degree of polymerization is calculated and compared with commercial cellulose. The structural properties of the cellulose samples were investigated by using Fourier Transformed Infrared Spectrophotometer and X-Ray Diffraction analysis. Thermal analyses were carried out with thermo gravimetric analysis. Moisture absorption behavior of the extracted cellulose and commercial cellulose samples were studied by gravimetrical method. When the test results were examined, it is determined that extraction of cellulose polymer from ligno-cellulosic waste vegetable fibers was accomplished successfully. Analyses have showed that the extracted cellulose samples have the similar structural and thermal properties with the commercial alpha cellulose.As a result of this thesis, cellulose was extracted and characterized from waste jute fibers used as weft yarns in machine carpet production and from linen fibers used as yarn in weaving. As being a quite important raw material for textile, pulp and paper, composite and defense industries, recycling of waste cellulosic fibers and regaining cellulose will lead similar projects for producers and researchers.