Elektroeğirme yöntemi ile aktif karbon katkılı nanofiber iç mekân hava temizleme filtresi üretimi
Production of activated carbon doped nanofiber indoor air cleaning filter by electrospinning method
Yazar: SERDAR GÖKCE
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: Aktif karbon = Activated carbon ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Hava filtresi = Air filter ; Nanolif = Nanofiber ; Poliakrilonitril = Polyacrylonitrile

Özet:
Bu tez çalışmasında kapalı ortamlarda oluşan hava kirleticilerini bulundukları ortamdan uzaklaştıran ve aynı zamanda ortamın hava kalitesini de arttıran iç mekân hava temizleme filtrelerinde kullanılması amacı ile elektroeğirme yöntemi kullanılarak, aktif karbon (AC) katkılı poliakrilonitril (PAN) nanolifleri üretilmiştir. Aktif karbonun gözenekli yapısından faydalanılarak, PAN nanoliflerinin hava filtreleme kapasiteleri ve gaz halinde bulunan hava kirleticilerini yakalama kabiliyetleri arttırılmıştır. Elektroeğirme yöntemi ile üretilen PAN/AC nanoliflerinin iç mekân havasında bulunabilen formaldehitleri, PM2,5 partiküllerini, bakteri ve virüsleri ortamdan uzaklaştırabilme yetenekleri incelenmiştir.
Tez çalışmasında formaldehit, PM2,5 partikülleri ile bakteri ve virüsleri ortamdan birlikte kullanıldığında uzaklaştırabilen karbon ve HEPA (Yüksek Verimli Partikül Hava Filtresi) (High Efficiency Particulate Arresting) filtrelerin yerine, bu işi tek başına yapabilecek bir nanolif iç mekân hava filtresinin üretiminin yapılabileceği ortaya konmuştur. Atıksu arıtımında yaygın olarak kullanılan aktif karbonun, elektroeğirme yöntemi ile üretilen nanoliflere sahip filtrelerde kullanıldığında kirletici gazlara karşı da etkili olabildiği görülmüştür. PAN/AC nanoliflerinden üretilen iç mekân hava filtrelerinin karbon ve HEPA filtrelerin eksik yönlerini tamamlayarak; filtre alanında kullanıma ve enerji verimliliğine katkı sağlayacak bir potansiyele sahip olduğu ortaya konmuştur.
Çalışmada elektroeğirme yöntemi ile PAN polimeri aktif karbon katkılı nanoliflere dönüştürülerek, iç mekân hava filtresi özelliklerine sahip olacak şekilde elektroeğirme cihazında üretilmiştir. Nanoliflerin elde edilebilmesi için öncelikle PAN ve AC ile kompozit numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan farklı oranlardaki polimer çözeltilerinden alınan numuneler elektroeğirme cihazında nanolif haline getirilerek, iç mekân hava filtresi üretiminde kullanılabilecek yeterli kalınlığa ulaşıncaya kadar toplama levhası üzerinde biriktirilmiştir. Son olarak da üretilen PAN/AC nanoliflerinin hava filtrelerinde kullanılabilirliklerinin incelenmesi için yapısal, mekanik ve filtrasyon özellikleri test edilmiştir.
Çalışmada üretilen PAN/AC nanolifleri, hava kirliğinin insan sağlığına olan etkilerini azaltmaya yardımcı olacak özellikler göstermiştir. İç mekânlardaki formaldehit, PM2,5 partikülleri, bakteri ve virüsleri ortam havasından ayırarak, ortamın temiz hava kalitesini artıracak yeterlilikte nanolifler üretilmiştir. Ayrıca elde edilen nanoliflerin bakteri ve virüslere karşı bir bariyer görevi görerek, insan yoğunluğunun fazla olduğu sinema, tiyatro, alış-veriş merkezleri, hastane, lokanta ve restoran gibi yerler ile toplu taşıma araçlarında kullanılarak, bulaşıcı hastalıkların yayılmasının önlenmesine katkı sağlayacağı değerlendirilmektedir. 

Anahtar Kelimeler: Elektroeğirme, Nanolif, Hava Filtresi, Aktif Karbon (AC), Poliakrilonitril (PAN)

Abstract:
In this thesis, activated carbon (AC) doped polyacrylonitrile (PAN) nanofibers were produced by using electrospinning method to be used in indoor air cleaning filters, which remove air pollutants from indoor environments and also increase the air quality of the environment. By utilizing the porous structure of activated carbon, the air filtering capacities of PAN nanofibers and their ability to capture gaseous air pollutants have been increased. The ability of PAN/AC nanofibers produced by electrospinning method to remove formaldehydes, PM2,5 particles, bacteria and viruses in indoor air was investigated.
In the thesis study, it was revealed that instead of carbon and HEPA (High Efficiency Particulate Arresting) filters, which can remove formaldehyde, PM2.5 particles, bacteria and viruses when used together, a nanofiber indoor air filter that can do this job alone can be produced. It has been observed that activated carbon, which is widely used in wastewater treatment, can also be effective against polluting gases when used in filters with nanofibers produced by electrospinning method. It has been demonstrated that the indoor air filter consisting of PAN/AC nanofibers has the potential to contribute to production, use and energy efficiency by completing the missing aspects of carbon and HEPA filters.
In the study, PAN polymer was converted into activated carbon-doped nanofibers by electrospinning method and produced in an electrospinning device as an indoor air filter. In order to obtain nanofibers, composite samples were prepared by mixing PAN, and AC. The samples taken from the prepared polymer solutions in different ratios were turned into nanofibers in the electrospinning device and deposited on the collecting plate until they reached a sufficient thickness to be used in the production of indoor air filters. Finally, the structural, mechanical and filtration properties of the produced PAN/AC nanofibers were tested to examine their usability in air filters.
The PAN/AC nanofibers produced in the study have the feature to help reduce the effects of air pollution on human health. It will increase the clean air quality of the environment by separating formaldehyde, PM2,5 particles, bacteria and viruses from the ambient air. By acting as a barrier against bacteria and viruses, it will contribute to the prevention of the spread of infectious diseases by being used in places such as cinemas, theaters, shopping centers, hospitals, restaurants and restaurants, where the human density is high, and in public transportation vehicles.

Keywords: Electrospinning, Nanofiber, Air Filter, Activated Carbon (AC), Polyacrylonitrile (PAN)