Nanopartiküllerin yeşil sentez yöntemi ile üretilmesi, biyoatıklardan elde edilen liflere doplanması ve atık suların fotokatalitik arıtımında kullanımının araştırılması
Production of nanoparticles by green synthesis method, doping of fibers obtained from biosolids and investigation of their use in photocatalytic treatment of wastewater
Yazar: MARYAM NAWFAL MAHMOOD AL-NUAIMY
Danışman: DOÇ. DR. ERDAL YABALAK
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Temiz su, tüm canlı organizmaların hayatta kalması için en önemli unsurlardan biri olmasına rağmen, sanayileşme ve nüfus artışı nedeniyle küresel ölçekte su kaynaklarında yüksek düzeylerde kirlilik meydana gelmektedir. Su kirliliği, çevreyi ve canlı organizmaları etkileyen ciddi bir çevre sorunudur. Nanoteknoloji, atıksu arıtımında verimliliğin arttırılması amacıyla son zamanlarda sıklıkla kullanılan bir yöntem haline gelmiştir. Nano metal/metaloksitler, sudaki kirleticilerin fotokatalitik parçalanmasında büyük bir potansiyele sahiptir ve uygun maliyetleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle kimyasal bileşiklerin yerine alternatif ve çevre dostu maddeler olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, kimyasal kullanıma oranla daha az araştırma konusu olmuş yeşil sentez yöntemi ile murt yapraklarının (myrtus communis) ekstraktı kullanarak Ag ve Cu nanopartikülleri (Np) sentezlenmiştir. Sentezlenen Np'lerin ve bu Np'lerin bir atık biyokütle olan mısır kılıflarından elde edilen ve life doplanması neticesinde elde eden nihai ürünün, kristal viyole boyasının sulardan giderimindeki fotokatalitik aktiviteleri araştırılmıştır. Uygulanan yöntemlerin optimizasyonu için cevap yüzey metodunun  (CYM) merkezi kompozit tasarımı (MKT) kullanılmış olup ve yöntemlerin kesinliği ANOVA ile incelenmiştir. Modelin F değerleri AgNP-UV, UV olmaksızın AgNp, CuNp-UV ve UV olmaksızın CuNp yöntemlerinde sırasıyla 52,78, 38,66, 30,99 ve 21,37  ve p değerleri tüm yöntemler için < 0,0001 olarak elde edilmiştir. R2 değerleri ise aynı yöntemler için sırasıyla 0,9794, 0,9721, 0,9654, ve 0,8003 ve düzeltilmiş R2 değerleri sırasıyla 0,9608, 0,9469, 0,9342 ve 0,7628 olarak elde edilmiştir. KV giderim verimi H2O2-UV-AgNP yönteminde %85 ve H2O2-UV-CuNP yönteminde % 72 olarak elde edilmiştir. AgNp doplanmış lif ile fotokatalitik arıtım yönteminde KV'nin renk giderimi verimi ve %96, CuNp doplanmış lif ile fotokatalitik arıtım yönteminde ise %95,1 olarak elde edilmiştir. F
T-IR analizlerinde sentezlenen Np'lerin yüzeylerinde murt ektraktından gelen birçok fonkisyonel grup tespit edilmiştir. XRD analizlerinde sentezlenen Np'lerin kristal yapıları ve boyutları analiz edilmiş olup SEM-EDS analizlerinde bu partiküllerin, liflerin ve Np doplanmış liflerin morfolojik özellikleri incelenmiştir. Yapılan çalışmanın hem nanopartikül teknolojisi hem de atıkların sürdürülebilir kullanımı ile ilgili bir çalışma olması bakımından özgündür.

Abstract:
Clean water is one of the most important elements for the survival of all living organisms, however high levels of pollution are occurring in water resources on a global scale due to industrialization and population growth. Water pollution is a serious environmental problem affecting the environment and living organisms. Nanotechnology has recently become a frequently used method to increase the efficiency of wastewater treatment. Nano metal/metal oxides have a great potential for photocatalytic degradation of pollutants in water and have been considered as an alternative and environmentally friendly substitute for chemical compounds due to their affordable cost and environmental friendliness. In this study, Ag and Cu nanoparticles were synthesized using the extract of the leaves of myrtle (myrtus communis) by the green synthesis method, which has been the subject of less research than chemical use. The photocatalytic activities of the synthesized NPs and the final product obtained by doping these NPs into the fiber obtained from corn casings, a waste biomass, in the removal of crystal violet dye from water were investigated. The central composite design (CCD) of the response surface method (RSM) was used for the optimization of the applied methods and the accuracy of the methods was examined by ANOVA. The F values of the model were 52.78, 38.66, 30.99 and 21.37 for AgNP-UV, AgNp without UV, CuNp-UV and CuNp without UV methods, respectively, and p values < 0.0001 for all methods. R2 values were 0.9794, 0.9721, 0.9654, and 0.8003 and adjusted R2 values were 0.9608, 0.9469, 0.9342, and 0.7628 for the same methods, respectively. KV removal efficiency was 85% in H2O2-UV-AgNP method and 72% in H2O2-UV-CuNP method. Decolorization efficiency of KV was obtained as 96% in photocatalytic treatment method with AgNp doped fiber and 95.1% in photocatalytic treatment method with CuNp doped fiber. FT-IR analysis revealed many functional groups from myrtle extract on the surface of the synthesized NPs. The crystal structures and sizes of the synthesized NPs were analyzed in XRD analysis and the morphological properties of these particles, fibers and Np doped fibers were examined in SEM-EDS analysis. The study is unique in terms of being a study on both nanoparticle technology and sustainable use of wastes.