Arsenik baskılanmış manyetik nanopartiküllerin üretimi

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. 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.