Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

KİMYA ANABİLİM DALI


BENER Mustafa

Tez Adı :Besin Özütleri ve Serumda Antioksidan Kapasite Ölçümü için Moleküler Spektroskopik Sensörler Geliştirilmesi

Danışman : Prof. Dr. Reşat APAK

Anabilim Dalı : Kimya

Programı : Analitik Kimya

Mezuniyet Yılı : 2013

Tez Savunma Jürisi : Prof.Dr. Reşat APAK

Prof.Dr. Birsen DEMİRATA ÖZTÜRK

Prof.Dr. Süleyman AKMAN

Doç. Dr. Kubilay GÜÇLÜ

Doç.Dr. Kevser SÖZGEN BAŞKAN

Besin Özütleri ve Serumda Antioksidan Kapasite Ölçümü için Moleküler

Spektroskopik Sensörler Geliştirilmesi
Reaktif oksijen türleri (ROS) birikimi organizmada mevcut olan veya gıdayla alınan antioksidanlarla dengelenmediği taktirde; oluşan ‘oksidatif gerilim’ koşulları altında kanser, koroner kalp rahatsızlığı, hücresel yıpranma ve yaşlanma, mutajenizm, bağışıklık sistemi hastalıkları ve lipoprotein oksidasyonu ile sonuçlanan, DNA ve hücre membranları gibi biyolojik yapıların oksidatif hasarına neden olabilen radikalik zincir reaksiyonları meydana gelmektedir. Reaktif oksijen türlerinden kaynaklanan hastalıklarla savaşmanın en iyi yolu antioksidanlarca zengin gıdalar tüketerek reaktif oksijen türleri seviyesini dengelemektir. Antioksidanlar oksidasyonu engelleyen veya geciktirebilen maddelerdir. Günümüzde reaktif oksijen türlerinin canlı organizmalardan uzaklaştırılması ve bu türleri süpürebilen antioksidanların araştırılmasına olan ilgi giderek artmaktadır. Bu tez çalışmasında yeni geliştirilen moleküler spektroskopik sensörlerde amaç; besin özütlerinde ve biyolojik örneklerde toplam antioksidan kapasite (TAC) tayini için literatürdeki mevcut yöntemlerin eksikliklerini ve kısıtlamalarını ortadan kaldırabilmektir. Bu bağlamda, çalışma grubumuzca daha önce literatüre kazandırılan ve dünyada yaygın kullanım alanına sahip CUPRAC ‘Bakır(II) iyonu indirgeyici antioksidan kapasite’ tayin yönteminin esasına bağlı kalınarak besin özütleri ve biyolojik örneklerde TAC tayini için moleküler sensör esaslı spektroskopik yöntemler geliştirilerek CUPRAC yönteminin uygulama alanı genişletilmiştir.
Tez çalışmasında, gıda özütlerinde ve biyolojik örneklerde toplam antioksidan tayini için düşük maliyetli ve geniş kullanım alanı bulabilecek sensör esaslı spektrofotometrik yöntemler (optik sensör esaslı CUPRAC yöntemi ve fiber-optik reflektometrik CUPRAC sensör) geliştirilmiştir. Nafyon persülfolanmış bir polimerdir. Bu polimer membran hidrofobik perfloroetilen ana iskeletine sülfolanmış perfloroeter gruplarının düzenli aralıklarla bağlanmasıyla oluşmuştur. Nafyonun CUPRAC reaktifiyle türevlendirilmesi sonucu üretilen kimyasal sensör kullanımıyla geliştirilen yöntemlerde çeşitli reaksiyonlar sonucu oluşan nihai ürünlerin absorbans veya reflektans değerleri ölçülmüş ve analitlerin antioksidan kapasiteleri ile ilişkilendirilmiştir.
Geliştirilen optik sensör esaslı CUPRAC yönteminin temelinde, CUPRAC yönteminin kromojenik oksidasyon aracı olan bakır(II)-neokuproin (Cu(II)-Nc) kompleksi katyon değiştirici polimerik membran olan nafyon film üzerinde tutturulduktan sonra antioksidan varlığında redoks reaksiyonu sonucunda oluşan Cu(I)-Nc kelatının absorbansındaki değişimler 450 nm’de ölçülmektedir. Tez kapsamında geliştirilen diğer bir sensör esaslı antioksidan kapasite tayin yöntemi olan fiber-optik reflektometrik CUPRAC sensörüne göre ise, Cu(II)-Nc reaktifinin antioksidan ile reaksiyonu sonucu Nafyon membran üzerinde oluşan Cu(I)-Nc kelatının reflektansındaki oluşan değişmeler minyatür reflektans spektrometresi kullanılarak 530 nm dalga boyunda ölçülmektedir. Böylece geliştirilen membran sensörlerin absorbans ve reflektansları farklı dalga boylarında okunmuştur. Absorptimetrik sensörden farklı olarak reflektometrik sensör, ışık geçirgenliği olmayan opak ortamlara da uyarlanabilmektedir.
Çeşitli antioksidan bileşiklerin (C ve E vitaminleri ve polifenolik bileşikler, tiyol tipi antioksidanlar) troloks eşdeğeri antioksidan kapasite (TEAC) değerleri geliştirilen optik sensör esaslı CUPRAC yöntemi ve fiber-optik reflektometrik CUPRAC sensörü ile belirlendikten sonra orijinal CUPRAC yöntemi bulgularıyla karşılaştırılmıştır. Geliştirilen yöntemler için güvenilirliği ve hassasiyeti tanımlayan lineerlik, toplamsallık, tekrarlanabilirlik ve geri kazanım parametreleri test edilerek yöntem validasyonu yapılmıştır. Standart antioksidan bileşikler için geliştirilen yöntem bunların sentetik karışım çözeltilerine uygulanarak bulunan TAC değerleri, standart antioksidanların bireysel TEAC değerleri kullanılarak hesaplanan beklenen TAC değerleri ile karşılaştırılmıştır. Son olarak geliştirilen yöntemler besin özütleri (meyve suları, meyve posası ve baharat özütleri) ve biyolojik örnekler (inek serumu, sıçan böbrek ve karaciğer dokusu) gibi kompleks matrikslere uygulanmıştır ve elde edilen TAC değerleri orijinal CUPRAC yöntemi ile bulunan değerlere karşı valide edilmiştir.
Tez çalışmasının sonucunda geliştirilen sensör esaslı yöntemler kullanılarak besin özütleri ve biyolojik örneklerde TAC tayininin daha hızlı, basit ve düşük maliyetle yapılabilmesi orijinal CUPRAC yöntemine karşı avantaj sağlamaktadır. Ayrıca geliştirilen sensörler, yakın gelecekte kit formatına dönüştürülerek daha yaygın kullanım potansiyeline de sahip olabileceklerdir.

Development of Molecular Spectroscopic Sensors for Measurement

of Antioxidant Capacıty in Food Extracts and Serum
Reactive oxygen species (ROS) attack various biological macromolecules (proteins, enzymes, DNA etc.) under ‘oxidative stress’ conditions to give rise to a number of diseases and cancer. The best way to combat such health risks is to balance these ROS through diet by the consumption of foods rich in antioxidants. Antioxidants are substances that delay or prevent the oxidation of cellular oxidizable substrates. Recently the importance of removing excessive active oxygen species from living organisms is becoming increasingly recognized, together with a growing interest in finding antioxidants that can scavenge reactive oxygen species. The aim of the developed molecular spectroscopic sensors are to resolve shortcomings and limitations of the available methods in literature for the determination of total antioxidant capacity (TAC) of food extracts and biological samples. The widely used CUPRAC (CUPric ion Reducing Antioxidant Capacity) method was originally developed and introduced to world literature by our research group. In this context, a CUPRAC-based molecular spectroscopic sensor was developed for the determination of TAC of food extracts and biological samples so as to extend the range of application of the CUPRAC method.
In this thesis work, low-cost and widely applicable sensor-based spectrophotometric methods (optical sensor-based CUPRAC method and fiber-optic reflectometric CUPRAC sensor) were developed for the total assay of antioxidants in food extracts and biological samples. Nafion is a perfluorosulfonate polymer in which hydrophilic perfluorinated ether side chains terminate with sulfonate groups, which are periodically attached to the hydrophobic perfluoroethylene backbone. Absorbance or reflectance values of the final products formed from the testing reactions on the derivatized Nafion chemical sensor were measured, and correlated to antioxidant capacities of the analytes.
As the basis of the developed optical sensor-based CUPRAC method, the chromogenic oxidizing reagent of CUPRAC method, copper(II)-neocuproine (Cu(II)-Nc) complex, was immobilized onto a cation-exchanger film of Nafion, and the absorbance changes associated with the formation of the highly-coloured Cu(I)–Nc chelate as a result of reaction with antioxidants were measured at 450 nm. According to another developed sensor-based antioxidant capacity method, fiber-optic reflectometric CUPRAC sensor, the reflectance changes associated with the formation of the highly-coloured Cu(I)-Nc chelate on the Nafion as a result of reaction of Cu(II)-Nc reagent with antioxidants were measured at 530 nm using miniature reflectance spectrometer. Thus, absorbance and reflectance of the sensor membranes were measured at different wavelengths. As a district difference from absorptimetric sensor, the reflectometric sensor principle can be applied to non-transparent opaque media.
The trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) values of various antioxidants (vitamins C and E, polyphenolics, thiol type antioxidants) using the developed optical sensor-based CUPRAC assay and fiber-optic reflectometric CUPRAC sensor were compared to those of the original CUPRAC assay. The developed methods were validated through linearity, additivity, precision and recovery, demonstrating that the assays are reliable and robust. The tests developed for single standard compounds were applied to their synthetic mixtures, and the found TAC values were compared to those theoretically expected by calculation thorough individual TEAC values of standart antioxidants. Finally, the developed methods were applied to complex matrices such as food extracts (fruit juices, fruit pomace and spices extracts) and biological samples (bovine serum, rat kidney and liver tissues) and obtained TAC values were validated against those found by original CUPRAC method.
As a result of this thesis work, the developed sensor based methods offer advantages over original CUPRAC method, including the potential of being used as a rapid, low-cost, and easily applicable screening tool for TAC of food extracts and biological samples, and prospects of future refinements of sensor-based methods to a kit format.
  

OBAY ÖZGEN Filiz
Tez Adı : Bazı Nikel Komplekslerinin Elektrokimyasal Davranışı ve Çinko Oksit Üzerinde Adsorpsiyonu

Danışman : Prof. Dr. Gülten ATUN

Anabilim Dalı : Kimya

Programı : Fizikokimya

Mezuniyet Yılı : 2013

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Gülten ATUN

Prof. Dr. Saadet PABUCCUOĞLU

Prof. Dr. Mustafa L. BERKEM

Prof. Dr. Sinem GÖKTÜRK

Doç. Dr. Süheyla PURA ERGİN

Bazı Nikel Komplekslerinin Elektrokimyasal Davranışı Ve Çinko

Oksit Üzerinde Adsorpsiyonu
Geçiş elementlerinin renkli kompleksleri boyarmadde ile duyarlı hale getirilmiş güneş pillerinde yaygın bir şekilde foto-anot olarak kullanılan ZnO in fotokatalitik aktivitesini iyileştirmek için kullanılmaktadır. 2,2’-bipiridil-1,3,5-tripiridil-s-triazin (TPTZ) ve 2,2’-Bipiridil (Bpy) N-donör ligandları ile nikel (II) komplekslerinin elektrokimyasal dengeleri sulu çözeltilerde elektron ve proton transfer mekanizmalarını aydınlatmak amacıyla incelendi.
Renkli nikel komplekslerinin elektrokimyasal davranışı kare dalga voltametrisi (KDV) ve çevrimsel voltametri (ÇV) teknikleri ile çalışıldı. Camsı karbon (CKE), karbon pasta (KPE) ve ZnO ile modifiye edilmiş karbon pasta (ZnOKPE) çalışma; doymuş kalomel veya Ag/AgCl referans ve platin tel yardımcı elektrotlu geleneksel üç elektrot sistemi kullanıldı.
Elektrot proseslerinin mekanizmaları, komplekslerin voltamogramları üzerine pH, frekans ve tarama hızının etkileri incelenerek aydınlatıldı. 1.0 mM Ni(II) komplekslerinin pH ları asetat, borat ve fosfat tamponlarıyla 4-10 aralığına ayarlandı. Ni-TPTZ ve Ni-Bpy-TPTZ komplekslerinin optimum çalışma pH ı 7.8 olarak bulundu. Proton, elektron sayıları ve elektrot prosesindeki transfer katsayısı pik potansiyellerinin pH ve frekansla (25 – 200 Hz) değişiminden hesaplandı. Prosesin tersinirliği ÇV voltamogramlarındaki katodik ve anodik pik oranlarından saptandı. Elektrot proseslerinin hız sabitleri E_p nin tarama hızıyla değişiminden hesaplandı.
CKE, KPE ve ZnOKPE üzerindeki elektrokimyasal mekanizmalar transfer olan elektron ve proton sayılarından yararlanılarak aydınlatıldı. Sonuçlar hem merkezi Ni (II) iyonunun hem de ligandın CKE ve KPE üzerinde indirgenebildiklerini oysa sadece ZnOKPEnin üzerinde anot olarak davrandığını gösterdi.
Komplekslerin ZnO üzerindeki adsorpsiyon kinetikleri ve denge sonuçlarından elde edilen adsorpsiyon izotermleri TPTZ ve Bpy-TPTZ kompleksleri için araştırıldı. Denge verilerini analiz etmek için Freundlich modeli uygulandı.
  

 

Electrochemıcal Behavıor Of Some Nıckel Complexes And Theır

Adsorptıon On Zınc-Oxıde
Colored complexes of transition elements have been utilized for improving photocatalytic activity of ZnO which is extensively used as photo-anode in dye sensitized solar cells. Electrochemical equilibria of nickel (II) complexes with the N-donor ligands 2,2’-bipyridyl-1,3,5-tripyridyl-s-triazine (TPTZ) and 2,2’-Bipyridyl (Bpy) were investigated in aqueous solutions in deaerated solutions to elucidate their electron and proton transfer mechanisms.
The electrochemical response of colored nickel complexes was studied using square-wave voltammetry (SWV) and cyclic voltammetry (CV) techniques. A conventional three-electrode system, consisting of glassy carbon (GCE), carbon paste (CPE) and ZnO modified carbon paste (ZnOCPE) working electrodes, saturated calomel (SCE) or Ag/AgCl reference electrodes and a platinum wire auxiliary electrode, was employed.
The mechanisms of the electrode processes were elucidated by examining effects of pH, frequency and scan rate on voltammograms of the complexes. Acetate, phosphate and borate buffers were used for pH adjustments in the range of 4-10 for 1.0 mM Ni(II) complexes. pH values for optimum working conditions were found as 7.8 for Ni-TPTZ and Ni₂(Bpy)(TPTZ)₂. The numbers of proton (p), electron (n) and transfer coefficient (a) in electrode process were estimated from the change of peak potentials (Ep) depending on pH and frequency (25–200 Hz). The reversibility of the processes was determined from the ratio of cathodic and anodic peak on CV voltammograms. The rate constants of electrode processes were calculated by changing Ep with scan rate.
The electrochemical mechanisms on GCE, CPE and ZnOMCPE have been proposed by using transferred proton and electron numbers. Results showed that both central Ni(II) ion and ligands can be protonated and reduced on the GCE and CPE whereas only ZnOMCPE behaved as an anode for oxidation of complexes.
Adsorption isotherms obtained from the results of equilibrium study and the adsorption kinetics onto ZnO were investigated for TPTZ and TPTZ-Bpy complexes. Adsorption isotherms evaluated from equilibrium results gave S shaped isotherm profile for TPTZ and TPTZ-Bpy complexes. The Freundlich models were applied to analyze equilibrium data.

  

BAYRAK Bertan Boran

Danışman : Prof. Dr. Refiye YANARDAĞ

Anabilim Dalı : Kimya Anabilim Dalı

Programı : Biyokimya Programı

Mezuniyet Yılı : 2013

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Refiye YANARDAĞ

Prof. Dr. Nuriye AKEV

Prof. Dr. Ayşen YARAT

Prof. Dr. Ayşe YUSUFOĞLU

Prof. Dr. Ayşe OGAN


Çiriş’in (Eremurus spectabilis Bieb.) ve Bazı Kükürtlü Bileşiklerin

Antioksidan Aktiviteleri
Çiriş (Eremurus spectabilis Bieb.) Türkiye’de Akdeniz, Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgesinde yetişen ve bu bölgelerde sebze olarak tüketilen bir bitkidir. Çalışmamızda çirişin ve bazı kükürtlü bileşiklerin antioksidan aktiviteleri araştırıldı.
Bu çalışmada, çirişten hazırlanan sulu, etil alkollü ve etil asetatlı ekstrelerin ve kükürtlü bileşiklerin (glutatyon, sistein, N-asetil sistein, homosistein, 1,4-ditiyoeritritol, sisteamin, metil metiyonin sülfonyum klorür, diallil sülfit ve α-lipoik asit) antioksidan aktiviteleri indirgeme gücü, bakır(II) iyonu indirgeyici antioksidan kapasite (CUPRAC), hidroksi radikal giderme aktivitesi, ABTS radikal giderme aktivitesi, DPPH radikal giderme aktivitesi, DMPD radikal giderme aktivitesi, süperoksit anyon radikal giderme aktivitesi, ferri iyonu redükleyici antioksidan parametre (FRAP) ve metal kelatlama aktivitesi yöntemleri kullanılarak incelendi. Sonuçlar sentetik (butillenmiş hidroksianisol, Troloks) ve doğal standart antioksidanlarla (askorbik asit, epikateşin, gallik asit ve α-tokoferol) karşılaştırıldı. Ekstrelerin total fenolik ve flavonoit madde miktarları da tayin edildi.
Antioksidan aktivitenin, ekstrelerin ve kükürtlü bileşiklerin konsantrasyonuyla doğru orantılı olarak arttığı gözlendi. Ekstrelerde genel olarak en yüksek antioksidan aktivitenin etil asetatlı ekstrede olduğu görüldü. En düşük aktivitenin ise sulu ekstrede olduğu bulundu. Diallil sülfidin, çalışılan kükürtlü bileşikler arasında genellikle en yüksek antioksidan aktivite gösterdiği tespit edildi. Buna karşılık, metil metiyonin sülfonyum klorürün de en düşük antioksidan aktiviteye sahip olduğu bulundu.
Çirişin ve incelenen kükürtlü bileşiklerin antioksidan aktivite gösterdiği ve bunların antioksidan kaynağı olabileceği sonucuna varıldı.

  

 

 

 

 

Antioxidant Activities of Eremurus spectabilis Bieb. And Some

Sulfurous Compounds
Eremurus spectabilis Bieb. is grown in Mediterranean, East and Southeast regions of Turkey, and this plant is commonly used as a vegetable in these regions. In this study, antioxidant activities of Eremurus spectabilis Bieb. and sulfurous compounds were investigated.
In this study, the antioxidant activity of water, ethyl alcohol and ethyl acetate extracts of Eremurus spectabilis Bieb. and sulfurous compounds (glutathione, cysteine, N-acetyl cysteine, homocysteine, 1,4-dithioerythritol, cysteamine, methyl methionine sulfonium chloride, diallyl sulfide, and α-lipoic acid) were investigated by different antioxidant tests including reducing power, cupric ion reducing antioxidant capacity (CUPRAC), hydroxyl radical scavenging, ABTS radical scavenging, DPPH radical scavenging, DMPD radical scavenging, superoxide anion radical scavenging activity, ferric ion reducing antioxidant parameter (FRAP) and metal chelating activities. Results were compared with synthetic antioxidants such as butylated hydroxyanisole and Trolox, with natural antioxidants such as ascorbic acid, epicatechin, gallic acid and α-tocopherol. Total phenolic and flavonoid contents of all extracts were determined.
It is found out that antioxidant activities of all extracts and sulfurous compounds increase in proportion to the concentration. In general, the highest antioxidant activity was found in ethyl acetate extract while the aqueous extracts were found to be the lowest antioxidant activity. Diallyl sulfide which studied sulfur compounds, was found to be generally the highest antioxidant activity. On the other hand, methyl methionine sulfonium chloride was also found with the lowest antioxidant activity.
It was determined that all extracts of Eremurus spectabilis Bieb. and the sulfurous compounds investigated show antioxidant activity and that could be considered as a source antioxidants.

KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
 AŞÇI Yavuz Selim
Tez Adı : Çeşitli Sentetik Membranların Karboksilli Asitlerin Sulu Çözeltilerinden Ayrılmasında Kullanımının İncelenmesi

Danışman : Prof. Dr. M. Umur DRAMUR

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı : Temel İşlemler ve Termodinamik

Mezuniyet Yılı : 2013

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. M. Umur DRAMUR

Prof. Dr. İsmail KIRBAŞLAR

Prof. Dr. Mahmut BAYRAMOĞLU

Doç. Dr. Mehmet BİLGİN

Doç. Dr. Hasan USLU

Çeşitli Senteti Membranların Karboksilli Asitlerin Sulu Çözeltilerinden AyrılmasındaKullanımının İncelenmesi
Kimya endüstrisinde pek çok biyoteknolojik ürün üretilmektedir. Bu ürünlerin üretim aşamaları içerisinde elde edilmeleri kadar bulundukları fermentasyon ortamından uzaklaştırılmaları ve saflaştırılmaları da önemli bir yer tutmaktadır. Başta gıda endüstrisi olmak üzere ilaç, kozmetik, deterjan, polimer ve metal sanayilerinden tarıma kadar çok farklı alanlarda hammadde ve katkı maddesi olarak kullanılan karboksilli asitler, kimya sanayiinde en çok kullanılan biyoteknolojik ürünler arasındadır.

Karboksilli asitlerin en yaygın üretim metodlarından biri fermentasyon yöntemidir. Doğal hammaddeler kullanılarak gerçekleştirilen bu prosesin avantajları bulunmakla birlikte ürünler ancak seyreltik sulu çözeltiler olarak elde edilebilmektedir. Bu nedenle üretim sonrasında ürünlerin sulu ortamdan uzaklaştırılmasına gerek duyulmaktadır. Karboksilli asitlerin sulu çözeltilerden uzaklaştırılması üzerine destilasyon, kristalizasyon ve ekstraksiyon gibi geleneksel ayırma işlemleri kullanılarak yapılan birçok çalışma bulunmaktadır.

Bu çalışma kapsamında karboksilli asitlerin sulu çözeltilerinden sentetik membranlar kullanılarak ayrılması incelenmiştir. Denemelerde ayrılacak karışım olarak formik, asetik, propiyonik, glikolik, malik ve sitrik asitlerin sulu çözeltileri hazırlanmıştır. Asit çözeltilerini ayırmak üzere nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) membranları kullanılmıştır. Denemeler 140 cm² aktif yüzey alanına sahip sentetik membranların kullanılabileceği yüksek basınçlı membran sisteminde gerçekleştirilmiştir. Denemeler 10, 20, 30 bar basınçlarda farklı başlangıç asit konsantrasyonları (ağ. %2.5-15) kullanılarak 20 ⁰C’de yapılmıştır. Bu şekilde ilk aşamada tek asitli sulu çözeltiler kullanarak ayırma performansı üzerine basıncın, membran türünün ve asit türünün etkileri incelenmiştir. Cevap yüzey metodu yardımıyla ayırma işlemine ait model denklemler oluşturulmuştur. Daha sonra membran prosesinin karboksilli asit karışımlarını ayırmadaki etkinliğini incelemek üzere, asetik asit ve propiyonik asidin farklı oranlardaki (% 2.5-7.5, % 5-5, % 7.5-2.5) karışımlarını içeren sulu çözeltilerle deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Sonuç olarak bu çalışma kapsamında yapılan denemelerden; karboksilli asitlerin sulu çözeltilerinden ayrılması için genel olarak tek bir membran türünün önerilmesinin mümkün olmadığı anlaşılmıştır. Molekül büyüklükleri yüksek olan asitlerin sudan ayrılmasında veya molekül büyüklükleri birbirinden çok farklı olan asitlerin oluşturduğu karışımlarının ayrılmasında sentetik membranların başarılı bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür.

  

Investigation of the Use of Various Synthetic Membrane for Separation

of Carboxylic Acids from Its Aqueous Solutions
Numerous biotechnological products are produced in chemical industry. In the production processes, it is very important removing these products from the fermentation broth and purification as well as obtaining. Carboxylic acids are one of the most common used biotechnological products in chemical industry which are used as raw material or additives in food, pharmaceutical, cosmetics, detergents, polymer, and metal industries and in agriculture.
The most common production method of the carboxylic acids is the fermentation method. Natural raw material used fermentation method has many advantages, however, products can be obtained only as diluted solutions. For this reason, removing products from aqueous solution is required after the production. There are many studies about removing carboxylic acids from aqueous solution using conventional separation processes such as distillation, crystallization and extraction.
Separation of carboxylic acids from aqueous solutions using synthetic membranes has been investigated within the context of this study. Aqueous formic, acetic, propionic, glycolic, malic, and sitric acid solutions were prepared in the experiments as mixtures to be separated. Nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes were used for the separation of acid solutions. Experiments were performed in high pressure membrane systems which allows to use synthetic membranes with an active surface area of 140 cm². Experiments were performed by using different initial acid concentrations (2.5-15 % w.) at 10, 20, 30 bar and 20 ⁰C. Thus, the effects of pressure, the type of membrane and the type of acids were analysed on the separation performance by using single acid solutions. Model equations were formed with the help of response surface methodolgy (RSM). Furthermore, in order to examine the separation perforance of membrane processes to separate the carboxylic acid mixtures, experiments were also performed with aqueous solutions of acetic and propionic acid mixtures in different proportion (2.5-7.5 %, 5-5 %, 7.5-2.5 %).
As a result of these studies, it has been understood that there is no way to recommend only one membrane type for the separation of various carboxylic acids from aqueous solutions. It has been also observed that synthetic membranes can be used successfully for the separation of large molecule carboxylic acids from water or mixtures of acids composed of very different molecule sizes.