Biyolojik yöntemle üretilmiş gümüş nanopartikül bağlı aktif karbonun karakterizasyonu ve adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, atık sulardan levofloksasin giderimi için biyolojik yöntemle sentezlenmiş antibakteriyel etkili adsorban geliştirilmiştir. Aktif karbon üretim aşamasında başlangıç maddesi olarak atık mantar kompostu ilk defa kullanılmış ve atıkların geri dönüştürülmesi sağlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında en geniş yüzey alanına sahip aktif karbonun üretimi için optimum deney koşulları belirlenmiştir. Atık mantar kompostu, karbonizasyon aşamasından önce H3PO4 ile muamele edilerek gözenek yapısının gelişmesi için elverişli hale getirilmiştir. Karbonizasyon aşamasında karbonizasyon sıcaklığı (°C), impregnant oranı (g H3PO4/g atık mantar kompostu) ve karbonizasyon süresi (dk) gibi üç önemli parametrenin aktif karbon verimi ve aktif karbonların metilen mavisi adsorpsiyon kapasitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Karbonizasyon prosesi için deney koşulları Merkezi Kompozit Tasarım yöntemiyle belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda atık mantar kompostundan sentezlenen aktif karbonların verimi ve metilen mavisi adsorpsiyon kapasitesi için karbonizasyon sıcaklığı, impregnant (emdirme) oranı ve aktivasyon süresinin etkisini belirten istatistiksel modeller geliştirilmiştir. Model denklemler elde edilirken Merkezi Kompozit Tasarım temelli Cevap Yüzey Metodu kullanılmıştır. Elde edilen aktif karbonlardan en düşük, orta ve en yüksek metilen mavisi adsorpsiyon kapasitesine sahip olanların SEM, FTIR ve BET analizleri yapılmıştır. En geniş BET yüzey alanına sahip olan aktif karbon belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ultrases destekli biyolojik yöntemle gümüş nanopartikül üretimi için sentez koşulları optimize edilmiştir. Gümüş nanopartikül sentezinde indirgen ajan olarak biyolojik ve çevre dostu olması nedeniyle mısır koçanı ekstraktı kullanılmıştır. İndirgen ajan oranı (AgNO3/mısır koçanı ekstraktı), reaksiyon süresi (dk) ve ultrases gücünün (W) gümüş nanopartikül sentez verimine, partikül çapına ve morfolojisine etkisi incelenmiştir. En yüksek verimle elde edilen, küresel ve küçük çaplı gümüş nanopartikül sentezi için optimum koşullar belirlenmiştir. Gümüş nanopartiküllerin karakterizasyonu UV-görünür alan spektrofotometre, TEM, EDS ve XRD analizleriyle gerçekleştirilmiştir. En yüksek verimle elde edilen gümüş nanopartiküller, bir önceki aşamada elde edilen en geniş yüzey alanına sahip aktif karbona bağlanarak gümüş nanopartikül bağlı (katkılı) aktif karbon elde edilmiştir. Gümüş nanopartikül bağlı aktif karbon için TEM, EDS, XRD ve BET analizleri gerçekleştirilmiştir. Bir sonraki aşamada, üretilmiş olan aktif karbon ve gümüş nanopartikül bağlı (katkılı) aktif karbonun adsorpsiyon özellikleri incelenmiştir. Öncelikli olarak, aktif karbon ve gümüş nanopartikül bağlı aktif karbonun levofloksasin adsorplama kapasitelerinin başlangıç konsantrasyonu ve temas süresiyle değişimini araştırmak için deneysel çalışmalar yapılmıştır. Elde edilen deneysel verilere göre, her iki adsorban için de Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izoterm modelleri ile Lagergren, yalancı ikinci dereceden kinetik model ve partikül içi kinetik modeller irdelenmiştir. Çalışmanın son aşamasında, aktif karbon ve gümüş nanopartikül bağlı aktif karbonun antibakteriyel özelliklerini belirlemek amacıyla disk difüzyon metodu kullanılmıştır. Her iki malzemenin gram-negatif Escherichia coli (E. coli) ve gram-pozitif Staphylococcus aureus (S. aureus) olmak üzere iki çeşit bakteriye karşı antibakteriyel özellikleri karşılaştırılmıştır. Tüm deneysel veriler ışığında, levofloksasin adsorpsiyonu için biyolojik yöntemle üretilmiş antibakteriyel özellikli bir adsorbanın etkinliği değerlendirilmiştir. Yürütülmüş olan tez çalışmasında üstün adsorpsiyon özelliklerine sahip aktif karbon ve gümüş nanopartikül bağlı aktif karbon üretilmiştir. Aktif karbona gümüş nanopartikül bağlanmasıyla malzemenin antibakteriyel etki kazandığı Escherichia coli ve Staphylococcus aureus bakterileriyle yapılmış olan disk difüzyon metoduyla ispatlanmıştır. Ayrıca aktif karbonun levofloksasin adsorpsiyon kapasitesinde gümüş nanopartikül bağlanmasıyla birlikte %10 artış görülmüştür. Çalışmanın sonucunda elde edilen gümüş nanopartikül bağlı aktif karbon sayesinde, atıksulardan levofloksasin adsorpsiyonunda kullanıbilecek, ultrases destekli biyolojik yöntemle üretilmiş, antibakteriyel özellikli, çevre dostu, ekonomik ve sürdüreülebilir bir adsorban elde edilmiştir.