dc.contributor.advisor | Denizli, Adil | |
dc.contributor.author | Özkaya Türkmen, Melike | |
dc.date.accessioned | 2019-01-31T07:33:13Z | |
dc.date.available | 2019-01-31T07:33:13Z | |
dc.date.issued | 2018-08-14 | |
dc.date.submitted | 2018-08-14 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/5756 | |
dc.description.abstract | Arsenic (As) (atomic number 33) has a single stable isotope with 74.9 relative mass units in the
environment. Arsenic has 4 oxidation states with -3, 0, +3 and +5. In general, inorganic arsenic
compounds are more toxic than organoarsenic ones. Their salts are called arsenites [As (III)]
and arsenates [As (V)], respectively. As (III), the most toxic form of the Arsenic, is also the
most common form in the water. Arsenic can cause destructive effects on the skin, respiratory
system, cardiovascular, reproductive, digestive, nervous and immune system. Inorganic arsenic
has been categorized as a registered carcinogen by the International Agency for Research on
Cancer and the United States Environmental Protection Agency (EPA). In the European Union,
the maximum acceptable arsenic concentration in drinking water was determined to be 10 μg/L
(98/83 / EC). EPA recommends an arsenic limit of 5 μg/L in drinking water. In 2005, the
Arsenic Concentration permitted in drinking water was reduced to 50 μg/L (10 μg/L) (R.G.
date: 17.02.2005 and number: 25730) in the new regulation with the "Regulation on Waters for
iv
Human Consumption" in 2005. The arsenic limit was determined as 10 μg/L in TS 266: 2005
"Drinks of water for Human Consumption" published by the Turkish Standards Institute (TSE).
Molecular imprinting technique aims to regulate functional monomers around a mold molecule
with covalent or non-covalent interactions and then to form solid materials with a chemical
function with an appropriate processing process. By removing the mold molecule after the
process, hollow regions specific to the mold molecule are formed and an ideal material is
obtained for the processes such as separation, chemical determination, and catalysis.
Molecularly imprinted polymers (MIP) are polymers that are highly physically and chemically
stable to external influences. In molecular repression, the large size of the particles leads to the
formation of depressed regions in the interior. This creates difficulties in removing the molecule
from the structure and poses a problem that reduces the adsorption capacity and speed.
Nanotechnology offers solutions to these problems of molecular suppression. One of the most
accepted of these solutions is the surface of the nanoparticles. Nanoparticles have a high surface
area/volume ratio and can be significantly enhanced by surface modification of nanoparticles
with potentially different molecules.
In practice, the use of magnetic materials depends on their properties such as magnetism,
morphology, shape, size, polydispersity. They provide advantages in terms of ease of use,
whether intermittent or continuous separation. Magnetic separation techniques have a number
of advantages when compared to standard separation techniques. All steps of separation can
only be performed in one test tube. The separation can be carried out directly on raw samples
containing suspended solid material.
In this work, it is aimed to prepare magnetic nanoparticles with magnetic grain size to
effectively separate the arsenic from aqueous solution and surface waters. The prepared ionsuppressed
magnetic nanoparticles were characterized by zeta size analysis, scanning electron
microscopy, FTIR, NMR, Raman and Elemental analysis methods. Arsenic-imprinted magnetic
nanoparticles have been used to remove arsenic ions from aqueous media. Factors affecting
adsorption (ion concentrations, pH, temperature, competitor ion, etc.) were examined to
optimize the conditions required for arsenic removal. The As(III) and As(V) ion concentrations
were determined by an interactive coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS) method. The
removal of As(III) and As(V) ions from natural water samples was carried out at the end of the
study.
Keywords: Molecular imprinting, nanotechnology, magnetic nanoparticles, arsenic removal,
As(III), As(V). | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Moleküler Baskılama | |
dc.subject | Nanoteknoloji | |
dc.subject | Manyetik Nanopartiküller | |
dc.subject | Arsenik Uzaklaştırılması | |
dc.subject | As(III) | |
dc.subject | As(V) | |
dc.title | Arsenik Baskılanmış Manyetik Nanopartiküllerin Üretimi | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Arseniğin (As) (atom numarası 33), doğada 74.9 bağıl kütle birimine sahip tek bir kararlı
izotopu bulunur. Arsenik -3, 0, +3 ve +5 olmak üzere 4 oksidasyon derecesine sahiptir. Genel
olarak inorganik arsenik bileşikleri, organik (organoarsenik) olanlara göre daha zehirlidir.
Tuzları sırasıyla arsenitler [As(III)] ve arsenetler [As(V)] olarak adlandırılır. Arseniğin en
toksik formu As(III) aynı zamanda sularda en fazla bulunan formudur. Arsenik deri, solunum
sistemi, kardiyovasküler, üreme, sindirim, sinir ve bağışıklık sistemi üzerinde yıkıcı etkiler
yapabilmektedir. İnorganik arsenik, Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı ve Birleşik Devletler
Çevre Koruma Ajansı (EPA) tarafından tescilli kanserojen olarak kategorize edilmiştir. Avrupa
Birliği’nde, içme suyunda maksimum kabul edilebilir arsenik derişimi, 10 μg/L olarak
belirlenmiştir (98/83/EC). EPA ise içme sularında arsenik limitinin 5 μg/L olmasını
önermektedir. Ülkemizde 2005 yılında “İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik”
ile yapılan yeni düzenlemede içme sularında izin verilen arsenik derişimi 50 μg/L’den 10
μg/L’ye indirilmiştir (R.G. tarih:17.02.2005 ve sayı:25730). Türk Standartları Enstitüsü (TSE)
tarafından yayınlanan TS 266:2005 “Sular-İnsani Tüketim Amaçlı Sular” standardında da
arsenik limiti 10 μg/L olarak belirlenmiştir.
ii
Moleküler baskılama tekniği, bir kalıp molekülü etrafında fonksiyonel monomerlerin kovalent
veya non-kovalent etkileşimlerle düzenlenmesi ve sonrasında uygun bir işlem süreci ile
kimyasal fonksiyona sahip katı malzemelerin oluşturulmasını amaçlamaktadır. İşlem
sonrasında kalıp molekülün uzaklaştırılması ile yapıda kalıp molekülüne özgü oyuk bölgeler
oluşmakta ve ayırma, kimyasal tayin ve kataliz gibi işlemler için ideal bir malzeme elde
edilmektedir. Moleküler baskılanmış polimerler (MIP), dış etkilere karşı fiziksel ve kimyasal
kararlılığı oldukça yüksek polimerlerdir. Moleküler baskılamada, partiküllerin boyutça büyük
olması iç kısımlarda da baskılanmış bölgelerin oluşmasına sebep olmaktadır. Bu durum
molekülün yapıdan uzaklaştırılması açısından zorluk yaratarak adsorpsiyon kapasitesi ve hızını
düşüren bir sorun oluşturmaktadır. Nanoteknoloji moleküler baskılanmanın bu problemlerine
çözümler sunmaktadır. Bu çözümlerden en kabul görenlerden biri de nanopartiküllerin
yüzeyine baskılamadır. Nanopartiküller yüksek yüzey alanı/hacim oranına sahiptir ve
nanopartiküllerin potansiyeli ve özellikleri farklı moleküllerle yapılan yüzey modifikasyonu ile
ciddi anlamda artırılabilmektedir.
Manyetik malzemelerin kullanımı pratikte onların manyetiklik, morfoloji, şekil, boyut,
polidispersite gibi özelliklerine bağlıdır. Gerek kesikli gerekse sürekli ayırma işlemlerinde
kolay kullanım açısından avantajlar sağlarlar. Manyetik ayırma teknikleri standart ayırma
teknikleriyle karşılaştırıldığında birtakım avantajlara sahiptir. Ayırma işleminin tüm
basamakları sadece tek bir deney tüpünde gerçekleşebilmektedir. Ayırma işlemi doğrudan
askıda kalmış katı malzeme içeren ham numunelerde gerçekleştirilebilir.
Bu çalışmada, arseniğin sulu çözeltiden ve yüzey sularından etkili bir şekilde ayrılması için
manyetik eşboyutlu nanopartiküllerin hazırlanması amaçlanmıştır. Hazırlanan iyon baskılanmış
manyetik nanopartiküller, zeta boyut analizi, taramalı elektron mikroskobu, FTIR, NMR,
Raman ve Elementel analiz yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Arsenik iyonları baskılanmış
manyetik nanopartiküller, sulu ortamdan arsenik iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılmıştır.
Adsorpsiyona etki eden faktörler (iyon derişimlerinde, pH, sıcaklıklarda, yarışmacı iyon vb)
incelenerek, arsenik uzaklaştırılması için gerekli olan şartların optimizasyonu
gerçekleştirilmiştir. As(III) ve As(V) iyon derişimleri, etkileşik çiftlenmiş plazmalı kütle
spektroskopisi (ICP-MS) yöntemi ile belirlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında hazırlanan
As(III) ve As(V) iyonlarının doğal su örneklerinden uzaklaştırılması gerçekleştirilmiştir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Nanoteknoloji ve Nanotıp | tr_TR |