Sudan organik kirleticilerin giderimi için siklodekstrin nanosünger sentezi ve membranlara uygulanması
Synthesis of cylodextrin nanosponge in order to removal of organic contaminants in water and application to membranes
Yazar: ÖZGÜN VATANSEVER
Danışman: PROF. DR. SEMA SALGIN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Su yaşamın sürdürülmesi için temel olan sınırlı ve korunmasız bir kaynaktır. Genel olarak, dünyada su kalitesi organik maddelerin kontaminasyonundan dolayı kötüleşmektedir. Organik bileşiklerin büyük bir kısmı toksiktir ve çok düşük seviyelerde bile insan sağlığını ciddi bir şekilde tehdit eder. Sorun, birçok kimyasala karşı düşük afinite gösteren inert organik moleküllerin sudan nasıl uzaklaştırılacağıdır. Filtrasyon ve ters ozmoz gibi var olan su saflaştırma prosesleri aktive edilmiş karbon ve zeolit gibi yüksek yüzey alanına sahip maddelerini kullanmaktadır. Bu maddelerin çoğunluğu organik maddelere karşı afiniteye sahiptir,  fakat milyarda bir (ppb) seviyesinde çok düşük derişimlerdeki kontaminantları uzaklaştırmada başarısızdırlar.
Son yıllarda yapılan çalışmalar, siklodekstrin (CD)'lerin sudaki ppb seviyesindeki organik kirleticileri absorplama yeteneğine sahip olduğunu kanıtlamıştır. CD'ler suda çözündüğü için, doğrudan sudaki organik kirleticilerin ayrılmasında kullanılamaz.  Bu yüksek lisans tezinde, bazik koşullar altında suda çözünmeyen formda nanogözenekli β-CD polimer/nanosünger (NS)'ler bifonksiyonel izosiyanat bağlayıcısı hekzametilen diizosiyanat (HMDI) kullanılarak sentezlenmiştir. Polimerizasyon tepkimesini etkileyen β-CD'in HMDI'ın mol oranı, tepkime sıcaklığı gibi farklı faktörler araştırılmıştır. NS'lerin fenol ve p-nitrofenol gibi organik kirlilikleri sudan uzaklaştırma kapasitesi adsorpsiyon deneyleri ile çalışılmıştır.
Ayrıca, Langmuir-Blodgett tek tabaka oluşum tekniği ile elde edilen nanosüngerlerin ince filmleri ultrafiltrasyon rejenere selüloz (RC) membran üzerine aktarılmıştır. Yüzeyi NS ile kaplı RC membranların seçilen organik kirleticileri sudan ayırma performansı filtrasyon deneyleri ile belirlenmiştir. β-CD nanosüngerler FTIR ve SEM analizleri ile karakterize edilmiştir. RC membranların karakterizasyonu ise FTIR ve EKA analizleri ile yapılmıştır.

Abstract:
Water is a finite and vulnerable resource that is essential for sustaining life. In general, water quality in the world is deteriorating due to contamination by organic substances. Most of these organic compounds are toxic and pose a serious threat to human health, even at very low levels.  The challenge is how to remove inert organic molecules, which typically have little affinity to most chemical compounds, from water. Existing water purification processes such as filtration and reverse osmosis use materials having high surface area such as activated carbon and zeolite. Many of these materials have some affinity to organic compounds, but fail to remove contaminants to a suitable degree, such as low parts-per-billion (ppb) levels. 
Recent studies have revealed that cyclodextrins (CDs) are capable of absorbing pollutants from water to ppb levels. Because of their solubility in water, CDs cannot be employed directly in separation of organics in water.  In this master thesis, insoluble nanoporous β-CD polymers/nanosponges (NS) were synthesized using hexamethylene diisocyanate (HMDI) bifunctional isocyanate linkers as crosslinking agent under basic conditions. Different factors influencing the polymerization reaction e.g. molar ratio of β-CD to HMDI, reaction temperature, have been investigated. The ability of these NS to remove selected organic pollutants such as phenol and p-nitrophenol from water was studied via adsorption experiments. Moreover, thin films of this NS obtained by Langmuir-Blodgett monolayer formation technique were transferred on ultrafiltration regenerated cellulose (RC) membrane. The performance of surface coated RC membrane by nanosponges to remove selected organic pollutants from water was determined with filtration experiments. The β-CD nanosponges were characterized by FTIR and SEM analysis. The characterization of RC membrane was done by FTIR and EKA analysis.