Yüzey baskılanmış bakteriyel selüloz nanofiberler ile fenol uzaklaştırılması
Phenol removal with surface imprinted bacterial celulose nanofibers
Yazar: RECEP YEŞİLÖZ
Danışman: PROF. DR. NECDET SAĞLAM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı / Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, atıksulardan fenolün yüksek seçicilik ve kapasite ile giderimi amacıyla moleküler baskılama tekniği ile fenol baskılanmış bakteriyel selüloz nanofiber membranlar hazırlanmıştır.  N-Metakriloil-(L)-Amido Fenilalanin metil ester (MAPA) fonksiyonel monomeri spesifik tanıma bölgeleri oluşturmak için sentezlenmiştir. MAPA monomeri ile fenol molekülü arasında önkompleks oluşumundan sonra hidrofobik ve elektrostatik etkileşimleri kullanılarak BC ile MAPA-Fenol önkompleksi ile baskılanmış nanofiber membran(BC-MIP) hazırlanmıştır. BC-MIP nanofiberler farklı yüzde toplam monomer oranlarında, farklı monomer/hedef molekül mol oranlarında ve farklı polimerizasyon sürelerinde hazırlanmıştır. BC-MIP nanofiberler FTIR-ATR, SEM, yüzey alanı (BET), elemental analiz ve temas açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Adsorplanan fenol moleküllerinin BC-MIP nanofiber yapısından uzaklaştırılması için 0.1 M NaOH çözeltisi kullanılmıştır. Adsorpsiyon kapasitesi spektrofotometrik olarak analiz edilmiştir. Adsorpsiyon kapasitesi üzerine pH, sıcaklık ve iyonik şiddet parametrelerinin etkisi incelenmiştir.  Uygun denge izotermi Langmuir izotermi olarak belirlenmiştir. BC-MIP nanofiber membranların seçiciliğinin değerlendirilmesi için hedef moleküle benzer yapıda olan hidrokinon ve katekol kullanılmıştır. Elektrostatik etkileşimlerin de spesifik bağlanma bölgeleri hazırlanmasında katkısının olduğu tespit edilmiştir.  Bu sonuçlar hedef molekülü baskılama işleminin yüksek adsorpsiyon kapasitesi ile başarılı bir şekilde gerçekleştiğini göstermiştir. Ergene havzasından alınmış atıksu örneğinde BC-MIP nanofiberler ile fenol adsorpsiyonu için çalışılmıştır. Çalışma sonucunda atıksu örneğinden BC-MIP nanofiberler kullanılarak % 91 oranında fenol uzaklaştırması gerçekleştirilmiştir. BC-MIP nanofiberlerin tekrar kullanılabilirlik deneyleri yapılmıştır ve adsorpsiyon kapasitelerinde 10 kez kullanım sonrasında kayda değer oranda bir azalma saptanmamıştır.

Abstract:
In the present study, we aimed the removal of phenol from waste water with high specifity and adsorption capacity via fenol imprinted bacterial cellulose nanofibers. N-methacryloyl-(L)-Amido Phenylalanine (MAPA) functional monomer was synthesized to create specific binding sites. After the complexation between MAPA and fenol, the preorganized complex was prepared with BC-MAPA functional monomer and phenol template molecules via electrostatic and hidrofobic interactions. BC-MIP nanofibers were prepared in the presence of different amounts of %w total monomer, monomer/template ratio and polymerization time. BC-MIP nanofibers were characterized by FTIR-ATR, surface area analysis (BET), elemental analyisis, SEM and contact angle measurements. In order to desorp the adsorbed fenol from the polymer network, 0.1 M NaOH solution was used. Adsorption studies were performed with respect to pH, temperature and ionic strength and the adsorption capacity was evaluated spectrophotometrically. The suitable equilibrium isotherm was determined as Langmuir isotherm. To evaluate the selectivity of the BC-MIP nanofibers, similar molecules were utilized as non-template molecules, which were hydrochinon and catecol. Electrostatic interactions were found to contribute for the fabrication of specific recognition binding sites. The results present the successful imprinting of the template fenol with high adsorption capacity. BC-MIP nanofibers were applied to real waste water samples from Ergene River, phenol removal efficiency was reported up to 91 %. Finally, BC-MIP nanofibers were used 10 times for the reusability experiments and the findings showed that there was a negligible decrease in adsorption capacity.