Nano-mikro ölçekli parçacıklar için yeni filtre malzemesi geliştirilmesi
Development of new filter materials for the nano and/or micro scale particles
Yazar: ZEKİ TOK
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ERTEKİN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı / İş Sağlığı ve Güvenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Analitik kimya = Analytical chemistry ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Hava filtresi = Air filter ; Kapasite tayini = Capacity determination ; Kompozit polimerler = Composite polymers ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Mikrolifler = Microfibers ; Miktar tayini = Determination ; Nanolif = Nanofiber ; Spektrofotometrik tayin = Spectrophotometric determination

Özet:
Nano ölçekli malzemeler günümüzde yaygın olarak kullanılmakta olup çok ciddi sağlık risklerini de beraberinde getirmektedir. Öte yandan bunların sağlık açısından etkilerinin belirlenmesine yönelik yayınlar hızla artmaktadır. Soluduğumuz havada ya da iş yeri ortamlarında bulunan nano boyutlu parçacıkların tespiti son derece zordur ve analitik yöntemler gerektirir. Analitik yöntemlerin uygulanabilmesi için de ön deriştirme tekniklerinin kullanılması gerektiği anlaşılmıştır. Havada bulunan nano parçacıkların ön deriştirme amacı ile filtre edilmesi uygulanabilecek bir yaklaşımdır. Ancak burada da filtre malzemeleri bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, ona yakın polimer ve bunların ikili ya da üçlü karışımları seçilip farklı katkı maddeleri kullanılarak elektro-eğirme yöntemiyle fonksiyonel lif yapıları üretilmiştir. Daha sonra üretilen liflerin nano boyutlu tozları filtreleme kapasiteleri test edilmiştir. Filtreleme çalışmalarında öncelikle tutulan tozların miktarının tespiti için gravimetrik ölçümler yapılıp doğrulama çalışmaları ICP-OES tekniği ile yapılmıştır. Hazırlanan lifler; Polimetil metakrilat, Etil Selüloz, Poliviniliden florür, Kitosan ve Polistiren polimerlerinin ikili ya da üçlü karışımlarından oluşmaktadır. Çözeltilerin hazırlanması sırasında katkı maddeleri olarak tetra-n-bütilamonyum tetrafloroborat,1- etil-3-metilimidazolyum hekzaflorofosfat ve hekzadesil trimetilamonyum bromür iyonik sıvıları kullanılmıştır. Hazırlanan lifler, SEM fotoğrafları ile karakterize edilmiştir. Benzer şekilde sentezlenmiş ve boyutları bilinen nano ölçekli tozlar, SEM fotoğrafları, XRD, boyut ve yük dağılım analizi teknikleriyle karakterize edilmiştir. Bu çalışma ile nano boyuttaki tozların hava ortamından filtre edilmesi ve miktarının tespiti için yeni bir gravimetrik yaklaşım geliştirilmiş ve önerilen yöntemin test öncesi ön deriştirme ve tozların çalışma ortamından temizlenebilmesi için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Nanoscale materials are widely used today and bring very serious health risks. On 
the other hand, publications on the determination of their health effects are increasing 
rapidly. The detection of nano-sized particles in the air we breathe or in workplace 
environments is extremely difficult and requires analytical methods. It is understood 
that pre-concentration techniques should be used for the application of analytical 
methods. Filtering of nano particles in the air for pre-concentration is an approach that 
can be applied. However, filter materials are also a problem here. In this thesis, about 
ten polymers and their binary or ternary blends were selected and functional fibre 
structures were produced by electro-spinning method using different additives and 
these fibres were used as filter medias. Then, the capacity of the fibres to filter nanosized powders was tested. In the filtration studies, gravimetric measurements were 
made to determine the amount of dust retained and validation studies were carried out 
by ICP-OES technique. The prepared fibers consist of binary or ternary blends of 
Polymethyl methacrylate, Ethyl Cellulose, Polyvinylidene fluoride, Chitosan and 
Polystyrene polymers. Tetra-n-butylammonium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-
methylimidazolium hexafluorophosphate and hexadecyltrimethylammonium bromide 
ionic liquids were used as additives during the preparation of the composites. 
Functionally prepared fibres were characterised by SEM photographs. Similarly 
synthesised nanoscale powders with known dimensions were characterised by SEM 
photographs, XRD, size and charge distribution analysis techniques. In this study, a 
new gravimetric approach has been developed for filtering and quantification of nanosized dusts from the air environment and it is concluded that the proposed method can 
be used for pre-concentration before testing and cleaning of dusts from the working 
environment.