Filtre uygulamaları için nano yapılı akıllı mebran üretimi üzerine bir araştırma
An investigation on the production of nano structured smart membranes for filter applications
Yazar: ABDULLAH GÜL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL TİYEK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Elektrospinning = Elektrospinning ; Filtreler = Filters ; Kitosan = Chitosan ; Malzemeler = Materials ; Membranlar = Membranes ; Poliamid = Polyamide ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes ; Selüloz asetat = Cellulose acetate ; Su arıtma = Water treatment

Özet:
Bu çalışma kapsamında; içme suyu eldesinde kullanılan membran filtre üretimi amacıyla elektrospinning yöntemi kullanılarak ileri teknoloji ve fonksiyonel bir akıllı membran üretimi, karakterizasyonu ve antimikrobiyal özelliğinin iyileştirilmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. 
Endüstriyel olarak tercih edilen Poliamid 6 yüzeylerin yüksek tuz tutma oranı, yüksek akı gibi avantajları vardır. Yapılan birçok çalışmada ifade edilen ya da ülkemizde yapılan membran otopsi çalışmaları da bunu durumu desteklemektedir. Bu çalışma ile akıllı ve yenilikçi membran tabaka geliştirerek ülkemizde ve membran teknolojilerinde gelişmeye katkı sunabilecek ve yaşanılan problemlerin aşılmasına destek olabilecek daha dayanıklı membran geliştirilmesine çalışılmıştır.
Ayrıca bu tez çalışması, içme suyu temininde ileri teknolojiler kullanılarak, biyokirlenme performansında iyileştirme çalışmaları yapılması, membranların özelliklerinin geliştirilmesi ve halen tümüyle dışa bağımlı durumda olduğumuz membran sistemlerinin ülkemiz koşullarında yerli olarak üretilebilir hale getirilmesine ışık tutacaktır. Bu amaç doğrultusunda elektrospinning yöntemi ile farklı karışım oranlarında (100/0, 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50) Poliamid 6/Selüloz asetat polimerlerinden membranların üretimi ve elde edilecek en uygun karışım oranı üzerinden % (5, 10, 15, 20, 25, 30) kitosan katkılı olarak farklı oranlarda membran üretimleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerin ilk aşamasında destek tabakası Polipropilenden elde edilmiş meltblown destek tabaka üzerine biriktirme yapılarak üretilmiştir. Membran üretiminde ilk olarak homojen dağılımı sağlanmış farklı karışım oranlarında hazırlanmış Poliamid 6/Selüloz asetat membran çözeltisi destek yüzey üzerine belirli parametreler doğrultusunda elektrospinning yöntemi ile biriktirme yapılmıştır. 
İlk aşamada grup olarak Polamid-6/Selüloz asetat grubu daha sonra bu grup içerinden belirlenen en uygun karışım oranı üzerinden kitosan katkılı çözelti ve membran üretimleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra elde edilen bu membranlarda başta geçirgenlik deneyleri olmak üzere mekanik, termal ve yapısal karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmanın ardından planda belirtilen filtrasyon deneyleri sırayla gerçekleştirilmiştir. 
Membranlara antibakteriyel özellik kazandıracak, güçlü antimikrobiyal özelliğe sahip kitosan katkılı polimer çözeltileri hazırlanarak farklı karışım oranlarında kitosan ilaveli olarak fonksiyonel membran üretimi gerçekleştirilmiştir ve antibakteriyel özelliği edinmesi amaçlanmıştır. Elde edilen bulgular neticesinde en ideal nanolif yüzeylerin %20'lik polimer çözeltisi içerisinde poliamid 6 (%35) / Selüloz Asetat (%35) / Kitosan (%30) karışım oranına sahip nümeler olduğu görülmüştür. Kitosan ilavesiyle iletkenlikle beraber viskozitenin arttığı, nanolifçapların yarıya indiği patlama ve gözenek oranını kımen azaldığı, antimikrobiyal nanolifler elde edildiği tespit edilmiştir.

Abstract:
This scope of work; It was realized by using advanced technology and smart membrane production, characterization and antimicrobial properties in domestic water technique.
Industrially preferred Polyamide-6 surfaces have advantages such as high salt retention rate and high flux. Membrane autopsy studies, expressed in many studies or conducted in our country, also support this situation. With this study, it has been tried to develop a more durable membrane that can contribute to the development of membrane technologies in our country and to overcome the problems experienced by developing a smart and innovative membrane layer.
This thesis will shed light on improving the biofouling performance, improving the properties of membranes, and making the membrane systems, which we are still completely foreign-dependent, domestically produced in our country, by using advanced technologies in drinking water supply. For this purpose, the production of membranes from Polyamide-6/Cellulose acetate polymers in different mixing ratios (100/0, 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50) by electrospinning method and the optimum mixing ratio to be obtained Membranes were produced at different rates with chitosan additive of % (5, 10, 15, 20, 25, 30) over. In the first stage of the experiments, the support layer was produced by deposition on the meltblown support layer obtained from Polypropylene. Polyamide-6/Cellulose acetate membrane solution prepared in different mixing ratios with homogeneous distribution was first deposited on the support surface by electrospinning method in accordance with certain parameters.
In the first stage, Polamide-6/Cellulose acetate group as a set, and then chitosan added solution and membrane productions were carried out over the most appropriate mixture ratio determined within this group. Later, mechanical, thermal and structural characterization studies, especially permeability tests, were carried out on these membranes. After this study, the filtration experiments specified in the plan were carried out sequentially.
By preparing chitosan added polymer solutions, which will give the membranes antibacterial properties and have strong antibacterial properties, functional membranes have been produced by adding chitosan at different mixing ratios and it is aimed to acquire antibacterial properties. As a result of the findings, it was seen that the most ideal nanofiber surfaces were the samples with a mixture ratio of polyamide 6 (35%) / Cellulose Acetate (35%) / Chitosan (30%) in a 20% polymer solution. With the addition of chitosan, it was determined that the viscosity increased with the conductivity, the nanofiber diameters were halved, the bursting and pore ratios decreased, and antimicrobial nanofibers were obtained.