Filtrasyon uygulamaları için kitosan nanoliflerinin elektrolif çekim yöntemiyle üretilmesi
Production of chitosan nanofibers via electrospinning for filtration applications
Yazar: DENİZ ÖZDEN
Danışman: DOÇ. DR. GÜLDEMET BAŞAL BAYRAKTAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Kitosan = Chitosan ; Nanolif = Nanofiber

Özet:
Bu çalışmanın amacı; özellikle hastane ortamında ve yüksek filtre verimliliğinin istenildiği diğer ortamlardaki hava filtrelerinde (Örn: HEPA filtreler) kullanılmaya yönelik antimikrobiyal özellikli ve düzgün formda nanolifli yüzeylerin elektrolif çekim yöntemiyle üretilmesi ve üretilen nanolif kaplı HEPA filtrelerin performans değerlerinin ve antimikrobiyal özelliklerinin belirlenmesidir.Bu amaca yönelik olarak öncelikle kitosan nanoliflerinin elektrolif çekimi olanakları araştırılmıştır. Kitosanın polietilen oksit ile karışımı elektrolif çekimi ile başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiş; fakat PEO'nun suya karşı dayanıksız olması, nem ortamında hava filtrasyonunu olumsuz etkileyeceğinden; bir filtrenin sahip olması gereken gerekli ve yeterli mekanik özellikleri sağlayabilecek Poliamid 6 ve filtrenin antimikrobiyal etkinlik kazanmasını sağlayacak olan kitosan polimerleri farklı konsantrasyonlarda ve karışım oranlarında formik asit/asetik asit çözgen karışımlarında çözülmüş ve elektrolif çekimiyle başarılı bir şekilde çekimi yapılmıştır. Çapları 15?216 nm arasında değişen nanolifler elde edilmiştir. Voltaj ve elektrot-toplayıcı arası uzaklığın lif çapına etkisi incelenmiş; artan voltaj ve uzaklık işlem parametrelerinin etkisiyle nanolif çapının düştüğü gözlemlenmiştir. Lif çapının filtre verimliliğine etkisini değerlendirmek üzere, daha sonra üretilen nanolifler HEPA filtre üzerine 15'er dk depolanma süreleriyle çekilmiş ve NaCl aerosol yöntemiyle filtre performans testleri yapılmıştır. Üretilen nanolif tabakalarının antimikrobiyal testleri AATCC 100?2004 test metoduna göre yapılmıştır.Sonuç olarak; kitosan ve PA 6 polimer karışımları uygun çözelti, işlem, ortam koşullarında ve uygun polimer karışım oranlarında, elektrolif çekimiyle başarılı bir şekilde üretilebilmektedir. CH/PA 6 nanolifleri alt tabaka olarak kullanılan HEPA filtrelerin üzerine çekilerek, artan basınç düşümüne rağmen filtre verimliliğinde çok yüksek artış sağlanabilmektedir. Kitosan içeriğinin, nanoliflerin antimikrobiyal etkinliğini önemli ölçüde arttırdığı görülmüştür.Anahtar kelimeler: PA 6, kitosan, elektrolif çekimi, nanolifler, hava filtrasyonu, antimikrobiyallik.

Abstract:
The aim of this study is electrospinning of uniform nanofiber sheets featured with antimicrobial activity for filters to be used especially at hospitals and where high efficiency air filtration (E.g HEPA filters) is needed and determining the filter performance values and the antimicrobial activity of nanofiber coated HEPA filter samples.For this purpose, in the first instance, the electrospinnability of chitosan nanofibers is investigated. The electrospinning of chitosan mixed with polyethylene oxide is succesfully carried out; however due to PEO?s solubility in water will be effecting the air filtration in high moist conditions negatively; PA 6 polymer, providing sufficient mechanical properties that a filter must have and chitosan polymer, providing antimicrobial activity of the filter; were dissolved in acetic acid/formic acid solvent mixture in different concentrations and mixing ratios and electrospun successfully. Nanofibers having diameter ranges between 15?216 nm were obtained. The process parameters: tip to collector distance and applied voltage affects on fiber diameter was investigated and the increase in both of them is resulted with reduction of fiber diameter. For the purpose of evaluating the effect of fiber diameter on filter efficiency; nanofibers were collected on HEPA filters with 15 min deposition times afterwards and filter performance tests were made using NaCl aerosol test method. The antimicrobial activity of nanofiber sheets was made by using AATCC Test Method 100?2004.Consequently, chitosan and PA 6 polymer mixture can be electrspun successfully under convenient solution, process, environment conditions and appropriate mixing ratios. Despite the rise in pressure drop, it is possible to obtain a high increase in filter efficiency via electrospinning of CH/PA 6 nanofibers collected on HEPA filters used as the substrate. It was observed that the content of chitosan increased the antimicrobial activity of nanofibers significantly.Key Words: PA 6, chitosan, electrospinning, nanofibers, air filtration, antimicrobial.