Gümüş katkılı manyetik kil nanokompozitleri kullanılarak metronidazol ve siprofloksasin antibiyotiklerinin katalitik bozunması ve prosesin yapay sinir ağları yöntemiyle modellenmesi

Bu tez çalışmasında bentonit nanokili ve halloysit nanotüp kiline manyetik özellik kazandırmak amacıyla Fe3O4 nanoparçacıkları ve katalitik etkinliklerini artırmak için gümüş nanoparçacıkları katkılanmıştır. Bu şekilde elde edilen gümüş ve Fe3O4 nanoparçacıkları katkılı bentonit ve halloysit nanokompozitleri (Ag-FeBNT ve Ag-FeHNT) ile NaBH4 kullanılarak metronidazol ve siprofloksasin antibiyotiklerinin çözelti ortamından giderimi araştırılmıştır. Çalışmada, nanokompozitlerin adsorpsiyon kapasiteleri, yalnızca NaBH4 kullanılarak yapılan bozunma prosesinin verimliliği ve nanokompozitler ve NaBH4 kullanılarak gerçekleştirilen katalitik bozunma proseslerinin verimlilikleri karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, adsorpsiyon ve katalizörsüz bozunma ile sınırlı bir giderim sağlanırken, katalitik bozunma süreçlerinin önemli ölçüde daha yüksek verimlilik sunduğunu göstermiştir. Nanokompozit sentezi sırasındaki aşamaların optimizasyonu için üretilen nanokompozitler ile antibiyotik giderim denemeleri yapılmış ve en verimli sonuçların elde edildiği gümüş katkılı manyetik kil nanokompozitleri sentezlenmiştir. Optimum sentez koşullarında elde edilen nanokompozitler çeşitli karakterizasyon yöntemleriyle incelenmiştir. Bu yöntemler arasında Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi, X-Işını Kırınımı, Taramalı Elektron Mikroskobu/Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi, Termogravimetrik Analiz, Titreşimli Numune Manyetometresi, X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi, Brunauer, Emmett ve Teller Yüzey Alanı Analizi, Sıfır Yük Noktası pH değeri ölçümleri yer almıştır. Daha sonra antibiyotiklerin gideriminde temas süresi, pH, NaBH4 derişimi, nanokompozit dozajı, antibiyotik derişimi ve sıcaklık parametrelerin etkileri değerlendirilmiş ve optimum giderim koşulları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, optimum koşullarda 90 dakikada metronidazolün Ag-FeBNT ile %90, Ag-FeHNT ile %89; siprofloksasinin ise Ag-FeBNT ile %85, Ag-FeHNT ile %82 oranında giderildiği bulunmuştur. Giderim proseslerinin modellenmesi yapay sinir ağları yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiş ve oluşturulan modelin prosesleri başarıyla temsil ettiği görülmüştür. Modelleme çalışmasında Ag-FeBNT ve Ag-FeHNT ile uygulanan giderim denemelerinin genel veri setlerine ait ortalama hata karesi değerleri, metronidazol giderimi için sırasıyla 0,0014 ve 0,0007; siprofloksasin giderimi için sırasıyla 0,0011 ve 0,0007 olarak bulunmuştur. Bu değerler, modelin süreçleri başarıyla temsil ettiğini göstermektedir. Son olarak, nanokompozitlerin katalitik bozunma proseslerinde geri dönüştürülebilirliği test edilmiş ve metronidazol gideriminde Ag-FeHNT'nin, siprofloksasin gideriminde ise her iki nanokompozitin de en az 6 kez kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Ancak, Ag-FeBNT'nin metronidazol gideriminde ilk kullanım sonrası verim kaybettiği belirlenmiştir. Katalitik bozunma sonrası yapılan HPLC analizleri, metronidazol ve siprofloksasinin bozunmaya uğradığını kanıtlamış, ayrıca literatürdeki benzer çalışmalara dayanarak olası reaksiyon ürünleri raporlanmıştır.