Yüksek antiviral özelliğe sahip 3D elektrospun nanofiber filtre üretimi
Production of 3D electrospun nanofiber filter with high antiviral properties
Yazar: ÖZAY EROĞLU
Danışman: PROF. DR. HÜLYA KARA SUBAŞAT
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Kitosan = Chitosan ; Nanolif = Nanofiber ; Politetraflüoroetilen = Polytetrafluoroethylene ; Polivinil alkol = Polyvinyl alcohol

Özet:
Dünya atmosferinde, insan ve doğa sağlığı üzerinde olumsuz etkilere neden olan önemli sorunlardan biri olan hava kirliliği, içerisinde "partikül madde" (PM) olarak isimlendirilen farklı partikül boyutlarında çok fazla miktarda endüstriyel tozlar, polenler, bakteriler, solunabilen parçacıklar, çeşitli dumanlar ve virüsler gibi kirleticiler barındırmaktadır. Bu kirleticilerden kaynaklanan solunum yolu hastalıkları, yüksek tansiyon, kanser ve cilt tahrişi gibi önemli hastalıklar meydana gelerek, kirliliğe bağlı olarak ölüm oranları artmaktadır. Ölüm oranı artışının en önemli nedenlerinden biri de havadaki kirleticilerden kaynaklanan kirlilik ve virüslerin ince partiküllere tutulmasıyla solunum yolu hastalıklarını daha hızlı tetiklemesidir. Yapılan bir araştırmanın sonucuna göre her yıl dünyada 3.2 milyondan fazla insanın PM2.5 gibi zararlı maddelerden dolayı hayatını kaybettiği ortaya çıkmıştır. Türkiyede de hava kirleticileri ve PM2.5 nedeniyle ölüm oranları yüksektir. Dolayısıyla hava kirliliği nedeniyle virüsleri taşıyan PM 2.5 gibi zararlı maddelerden kaynaklanan hastalık ve ölümleri minimuma indirmenin en etkili yollarından biri havayı filtreleyerek, hava kalitesini arttırmaktır. Günümüzde aktif olarak kullanılan ticari hava filtreleri, yıkanabilirlik, geri dönüşebilirlik, düşük hava basıncı, yüksek dayanıklılık, yüksek uzaklaştırma etkinliği ve yüksek hava geçirgenliği gibi başlıca özellikleri üretim sırasında oluşan dezavantajlardan dolayı yeterince karşılayamamaktadır. Hava filtrelerinin PM ve virüs uzaklaştırma etkinliğini arttırma yollarından biri, nanofiber membran olarak da adlandırılan nano boyutlu fiberlere sahip membran filtreler kullanmaktır. Nanofiberler, yüksek geçirgenlik, düşük ağırlık, küçük gözenekler ve yıkanabilirlik gibi mükemmel özellikler gösterdiği için filtreleri güçlendirmede önemli avantajlara sahiptir. Kullanılacak nanofibere bağlı olarak, hava filtresinin mekanik, antiviral, filtrasyon ve bir çok özellik ile geliştirilmesi sağlanabilmektedir. Bu tez çalışmasında, toksik içeriği olmayan ve geri dönüşüm özelliğine sahip Polivinil Alkol (PVA), Kitosan (CS), Politetrafloroetilen (PTFE) ve Polivinilidenfloridin (PVDF) polimerlerinden oluşan üç katmanlı (PTFE@PVA/PVDF@Kitosan/PTFE@PVA) nanofiber hava filtresi elektroeğirme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen nanofiber yüzeyler, hava geçirgenlik özelliği ve filtrasyon verimliliği bakımından test edilmiştir. Bilgimiz dahilinde literatürde yer almayan ve ticari olarak bulunmayan yeni nanofiber tabanlı üç katmanlı (PTFE@PVA/PVDF@Kitosan/PTFE@PVA) hava filtresi ilk kez üretilmiştir. Yeni üç katmanlı hava filtresi formülasyonu ile mekanik ve filtrasyon özelliklerine sahip, çevre dostu nanofiber hava filtresi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu nanofiber hava filtresi ile havada bulunan bir çok zararlı partiküller ve virüsler yakalanabilecek ve hava kirliliğinin neden olduğu hastalıkların oranı düşürülebilecektir.

Abstract:
Air pollution, which is one of the important problems that cause negative effects on human and nature health in the world's atmosphere, is caused by large amounts of industrial dust, pollen, bacteria, respirable particles, various fumes and viruses in different particle sizes called "particulate matter" (PM). contains pollutants. Important diseases such as respiratory tract diseases, high blood pressure, cancer and skin irritation caused by these pollutants occur and death rates increase due to pollution. One of the most important reasons for the increase in the death rate is the pollution caused by airborne pollutants and the fact that viruses trigger respiratory diseases faster by keeping them in fine particles. According to the results of a study, it has been revealed that more than 3.2 million people in the world die every year due to harmful substances such as PM2.5. Death rates are also high in Turkey due to air pollutants and PM2.5. Therefore, one of the most effective ways to minimize diseases and deaths caused by harmful substances such as PM 2.5, which carries viruses due to air pollution, is to increase air quality by filtering the air. Commercial air filters, which are actively used today, cannot adequately meet the main features such as washability, recyclability, low air pressure, high durability, high removal efficiency and high air permeability due to the disadvantages that occur during production. One of the ways to increase the PM and virus removal efficiency of air filters is to use membrane filters with nano-sized fibers, also called nanofiber membranes. Nanofibers have significant advantages in reinforcing filters as they show excellent properties such as high permeability, low weight, small pores and washability. Depending on the nanofiber to be used, the air filter can be developed with mechanical, antiviral, filtration and many features. In this thesis, a three-layer (PTFE@PVA/PVDF@Chitosan/PTFE@PVA) nanofiber consisting of non-toxic and recyclable Polyvinyl Alcohol (PVA), Chitosan (CS), Polytetrafluoroethylene (PTFE) and Polyvinylidene fluoride (PVDF) polymers was used. The air filter is produced by the electrospinning method. The produced nanofiber surfaces were tested in terms of air permeability and filtration efficiency. To the best of our knowledge, a new nanofiber-based three-layer (PTFE@PVA/PVDF@Kitosan/PTFE@PVA) air filter, which is not commercially available and not included in the literature, has been produced for the first time. An environmentally friendly nanofiber air filter with mechanical and filtration properties has been developed with a new three-layer air filter formulation. With this developed nanofiber air filter, many harmful particles and viruses in the air can be caught and the rate of diseases caused by air pollution can be reduced.