ÖZEL EGE LİSESİ MOLEKÜLER DAMGALAMA TEKNİĞİ İLE HAZIRLANMIŞ POLİMER KULLANILARAK DİRECT RED 23 GİDERİMİ

ÖZEL EGE LİSESİ MOLEKÜLER DAMGALAMA TEKNİĞİ İLE HAZIRLANMIŞ POLİMER KULLANILARAK DİRECT RED 23 GİDERİMİ Göktürk Keleş Feridun Öncel Özel Ege Lisesi, 2012 0

İÇERİK LİSTESi PROJENİN AMACI... 2 1.GİRİŞ... 2 2. MATERYAL VE METOD... 7 2.1 Materyal... 7 2.2 Direct Red 23 boyasının spektrum taraması ve miktar tayini... 7 2.3 Boya baskılanmış polimer sentezi... 8 2.4 Damgalanmış Direct Red 23 boyasının kalıp polimerden uzaklaştırılması... 9 2.5 Baskılanmış polimerin tutabileceği maksimum boya miktarının saptanması... 10 2.6 Belirli boya miktarını tutabilecek baskılanmış polimer miktarının belirlenmesi... 10 2.7 Boya Giderimi... 11 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA... 11 3.1 Direct Red 23 standart grafiği... 11 3.2 Boya baskılanmış polimer sentezi... 13 3.3 Damgalanmış polimerden boyanın uzaklaştırılması... 14 3.4 Baskılanmış polimerin tutabileceği maksimum boya miktarının saptanması... 14 3.5 Belirli boya miktarını tutabilecek baskılanmış polimer miktarının belirlenmesi... 16 3.6. Sentetik Tekstil Atık Suyundan Boya Giderimi... 16 DEĞERLENDİRME... 17 TEŞEKKÜR... 18 KAYNAKLAR... 18 1

PROJENİN AMACI Tekstil endüstrisinde kullanılan boya maddelerinin % 60 ını biyobozunur olmayan azo boyar maddeler oluşturmakta ve her yıl tonlarca atık su çevreyi kirletmektedir. Bu boyar maddelerin atık sudan arıtılması amacıyla çeşitli yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemlerden yaygın olarak kullanılan aktif karbon, nano filtrasyon ve ozonlama tekniklerinin maliyeti oldukça yüksektir ve etkin bir atık arıtımı gerçekleştirememektedir. Tekstil endüstrisinde Direct Red 23 boyası, pamuk ve ipekli kumaş, deri ve naylon boyanmasında kullanılmaktadır. Direct Red 23 gibi azo boyar maddelerin doğada anaerobik indirgenmeleri sonucunda boyanın kendisinden daha da toksik ve kanserojen parçalanma ürünleri olan aril aminler ortaya çıkmaktadır. Bu projede moleküler baskılama teknolojisi kullanılarak, hazırlanması en basit, verimi en yüksek yöntemlerden biri olan yığın polimerizasyonu ile tekstil atık suyundan Direct Red 23 boyasının giderimi hedeflenmiştir. 1.GİRİŞ 1987 yılında Cram, Lehn ve Pederson un moleküler tanıma mekanizmaları konusunda Nobel i almaları ile bu alan araştırmacılar için ilgi çekici olmuştur. Moleküler tanıma; kimya, fizyoloji ve farmakoloji ile ilgili bir çok olayın mekanizmasının aydınlatılması yaşamın oluşması ve devamındaki bir çok olayın temeli olduğu için önemlidir. Moleküler tanıma kapasitesine sahip yapay biyomoleküllerin oluşum mekanizmalarından biri de Moleküler Damgalı Polimerler (MIP) dir (Okutucu, 2007). Şekil 1 de MIP hazırlanması ve Şekil 2 de kullanım alanları şematize edilmiştir. Şekil 1: Moleküler Damgalı Polimerlerin Hazırlanması 2

Şekil 2: Moleküler Damgalı Polimerlerin Kullanım Alanları Moleküler damgalı polimer tasarlanmasında polimerizasyon bileşenleri olarak; uygun kalıp molekül, monomer(ler), çapraz bağlayıcı, insiyatör ve porojen (çözgen) seçilmelidir. MIP prosesinde, fonksiyonel monomerler ile kovalent/non-kovalent bağlanabilen kalıp moleküller en önemli bileşendir. Damgalı polimerlerdeki bağlanma bölgelerinin kalıp molekül ile etkileşiminden monomerlerin fonksiyonel grupları sorumludur. İdeal bağlanmanın gerçekleşmesi amacıyla non-kovalent damgalamada monomerin aşırısı kullanılır (4:1, monomer: kalıp molekül). Çapraz bağlayıcıların polimerin morfolojisinin kontrolü (jel tip, makroporöz yada mikrojel formatı), polimerde oluşan bağlanma bölgelerinin stabilizasyonu ve polimerin mekanik stabilitesini sağlama olmak üzere üç önemli işlevi vardır. İnsiyatörler serbest radikal polimerizasyonunun başlamasını sağlarlar. Çözgen ise; kalıp molekül, monomer, çapraz bağlayıcı ve insiyatörü tek faz halinde çözmesinin yanı sıra polimerde kavite (porların) oluşumundan da sorumludur. Moleküler damgalı polimerlerin oluşumunda monomer terimininin kolay olması ve maliyetin düşük olması, polimerizasyonun ılımlı koşullarda gerçekleşmesi (atmosferik basınç, normal sıcaklıklar), yığın ya da süspansiyonda birçok monomerin fonksiyonel grupları ile uyumlu polimerizasyon gerçekleşmesinden dolayı serbest radikal polimerizasyonu tercih edilir (Okutucu, 2007). 3

Kalıp moleküle spesifik moleküler damgalı polimerin oluşması esnasında kalıp molekül ve monomer(ler) arasında oluşan kimyasal bağlar; kovalent, kovalent olmayan bağlar(nonkovalent) ve metal iyon etkileşimi olabilir. Genelde kovalent, yarı-kovalent ve kovalent olmayan damgalama stratejileri kullanılır (Şekil 3). Şekil 3: Kovalent/ Yarı-Kovalent ve Kovalent Olmayan Damgalama Stratejileri Non-kovalent damgalamada monomer ve polimerize olabilen fonksiyonel monomerler polimerizasyon ortamında (porojen, insiyatör ve çapraz bağlayıcı varlığında) kovalent olmayan etkileşimler ile biraraya gelir. Kalıp molekül basit bir yıkama işlemiyle polimerden uzaklaştırılır, bağlanma bölgeleri oluşur. Kalıp molekülün polimerden basit yıkama ile uzaklaştırılması ve kalıp molekülün polimere hızlı geri bağlanması non-kovalent damgalamanın avantajlarıdır. Non-kovalent damgalamada etkin olan bağlanmalar; hidrojen bağları, iyonik etkileşimler, hidrofobik etkileşimler ve Van der Waals etkileşimleridir. Kalıp ile monomer(ler) polimer çözeltisinde karıştırıldıklarında bu bağlanmalardan uygun olan(lar) kendiliğinden oluşur (Okutucu, 2007). Moleküler damgalı polimerler aşağıdaki formlarda hazırlanabilir; 1. Yığın (Bulk) ve in situ formatda 2. Süspansiyon, çöktürme, iki adımlı şişme polimerizasyonu ile monodisperse mikro kürecik formunda 3. Moleküler damgalı polimerik membranlar formunda Yığın (Bulk) polimerizasyonu: Kronolojik olarak MIP sentezinde ilk kullanılan yöntemdir (Mosbach ve arkadaşları, 1996). Yığın polimerizasyonu; işlemin basitliği, 4

evrenselliği ve hemen hemen tüm kimya laboratuarlarında kullanılabilirlik özellikleri ile yaygın kullanıma sahiptir. Yığın polimerizasyonu hazırlanması Şekil 4 te özetlenmistir. Şekil 4: Yığın Polimerizasyonu Hazırlama Yığın polimer sentezi için tüm polimerizasyon bileşenleri; monomer(ler), kalıp molekül, çapraz bağlayıcı, insiyatör ve porojen karıştırılır, ortamdan O 2 uzaklaştırıldıktan sonra kullanılan insiyatöre göre polimer karışımı termal yada UV polimerizasyona bırakılır (16-24 saat). İşlem sonunda oluşan sert polimer blokları öğütülür. Oluşan polimer düzensiz yapılı ve farklı büyüklüklerdedir (20-50 μm). Kalıp molekül ortamdan yıkamayla uzaklaştırılır. İşlemin yapılış sırası Şekil 5 te gösterilmiştir. 5

Şekil 5: Yığın Polimerizasyonu Oluşum Şeması Tekstil endüstrisi her yıl çok çeşitli boya maddeleri içerir ve bu boya maddelerinin % 60 ının azo boyar maddeler olduğu tonlarca atık su çevreye deşarj edilmektedir. Pek çok azo boyar madde biyobozunur değildir ve bu boyaların ekosisteme oldukça büyük zararları mevcuttur. Bu boyar maddelerin atık sudan arıtılması amacıyla pek çok strateji önerilmiştir. Günümüzde boya içeren atık suların arıtılması amacıyla yaygın olarak kullanılan aktif karbon, nano filtrasyon ve ozonlama gibi yöntemlerin maliyeti oldukça yüksek olmasına karşın etkin bir atık arıtımı da gerçekleştirilememektedir (Sobana ve arkadaşları, 2008). Şekil 6 : Direct Red 23 ün Kimyasal Yapısı 6

Bu proje kapsamında tekstil boyası olarak Direct Red 23 boyası seçilmiştir. Direct Red 23 boyası, pamuk ve ipekli kumaş, kağıt, deri ve pek çok naylon çeşidinin boyanmasında kullanılmaktadır. Suda çözünebilen anyonik bir boyadır. Direct grubunda yer alan boya türleri genellikle poli azo bileşeninin yanı sıra difeniletilen, fitalosiyanin ve okzasin gibi aromatik grupları içermektedirler. Direct Red 23 ün kimyasal yapısı Şekil 6'da görülmektedir. Direct Red 23 gibi azo boyar maddelerin doğada anaerobik indirgenmeleri sonucunda bilindiği gibi boyanın kendisinden daha da toksik ve kanserojen parçalanma ürünleri olan aril aminler ortaya çıkmaktadır. Yapılan bazı çalışmalar göstermiştir ki, çözünebilen azo boyar maddeleri insan vücuduna alındığında karaciğer enzimleri ve bağırsak mikroflorası tarafından aromatik amin türevlerine parçalanmaktadır. Boyanın bu parçalanma sonucu açığa çıkan türevleri insanlarda kansere neden olabilmektedir (Song ve arkadaşları, 2007). Çalışmamızda, literatür verilerinde rastlamadığımız Direct Red 23 baskılı polimer hazırlanılarak sentetik tekstil atık suyundan azo boyar madde Direct Red in gideriminde kullanılmıştır. Polimer hazırlama koşullarının optimizasyonunun ardından sentetik tekstil atık suyundan boyanın tutulma spesifikliği belirlenmiştir. 2. MATERYAL VE METOD 2.1 Materyal Akrilamit, etilenglikol metakrilat (EGMA), metanol Sigma; dimetilsülfoksit (DMSO) Merck; 2,2 -azobisbutrilnonitril (AIBN) Wako; Direct Red 23 Burdirekt firmasından temin edilmiştir. Çalışmada kullanılan ultra saf su Milli Q Advantage A10 cihazından elde edidi ve kullanılan diğer kimyasallar analitik saflıktadır. 2.2. Direct Red 23 Boyasının Spektrum Taraması ve Miktar Tayini Çalışmanın her aşamasında boya konsantrasyonunun saptanması amacıyla öncelikle Direct Red 23 ün metanol-asetik asit(4:1) çözgeninde hazırlanan çözeltisinde ve sulu çözeltisinde Perkin Elmer UV/VIS spektrofotometre kullanılarak spektrum taraması yapıldı. Boyanın çözgenlerde gösterdiği maksimum dalga boyunun belirlenmesinin ardından her bir çözgende boya standart grafiği oluşturuldu. 7

2.3. Boya Baskılanmış Polimer Sentezi Boya baskılanmış polimer yığın polimerizasyonu yöntemine göre sentezlendi. 10 mg boya, 1:8, 1:12 ve 1:16 oranlarında (sırasıyla 80, 120 ve 160 mg) akrilamit monomeri, 1,5 ml EGMA ve 5 ml DMSO bir reaksiyon şişesi içerisine alındı. 5 dak ultrasonik banyoda (Elmasonic E120H) bekletildikten sonra üzerlerine 10 mg AIBN ekleyerek tekrar ultrasonik banyoda tutuldu. Süre sonunda her bir örnekten 10 dak boyunca azot gazı geçirilerek 60 C deki etüvde 20 saat polimerizasyon amacıyla inkübe edildi. Boya baskılanmış polimerle kıyaslamak amacıyla, içerisinde boya hariç tüm kimyasalları bulunduran ve aynı koşullarda kör polimerler de sentezlendi. İnkübasyon sonrasında katı maddenin elde edilmesi polimerizasyonun gerçekleştiğinin göstergesidir. Katı halde elde edilen polimerler, katı madde öğütücüsünde (Retsch RM 100) toz haline gelene kadar parçalandı ve oda sıcaklığında depolandı. 8

2.4. Damgalanmış Direct Red 23 Boyasının Kalıp Polimerden Uzaklaştırılması Direct Red 23 içeren polimerden boyanın uzaklaştırılması amacıyla bir seri yıkama işlemi gerçekleştirildi. Yıkama işlemi, 1 g polimer üzerine 5 ml metanol:asetik asit (4:1) eklenerek açılı karıştırıcıda (Stuart Rotator SB3) 3 saat karıştırılarak gerçekleştirildi. Süre sonunda örnek ve kör polimer 20 dak 4200 rpm de santrifüjlenerek üst fazda boya miktar tayini gerçekleştirildi. Yıkama suyu uzaklaştırılan polimer üzerine tekrar çözgen karışımı ilave edilerek aynı prosedür defalarca tekrarlandı. Literatür verileri incelendiğinde bu tür baskılanmış polimerlerde boyanın polimerden %70-80 geri kazanımın görüldüğü belirtilmiştir. Çalışmamızda da bu bilgi kullanılarak yıkama işlemine baskılanan boyanın %70-80 kadarı polimerden ayrılıncaya kadar devam edildi. Yıkama işlemleri ile belirlenen boyanın polimerden ayrılma miktarı göz önünde bulundurularak maksimum boya miktarının baskılandığı uygun monomer oranı optimum monomer miktarı olarak seçildi. 9

2.5 Baskılanmış Polimerin Tutabileceği Maksimum Boya Miktarının Saptanması Çalışmanın bu adımında boyanın kalıp polimere geri bağlaması ve geri bağlanma miktarının boya konsantrasyonu ile ilgili olan ilişkisi belirlendi. Böylelikle kalıp polimerin Direct Red 23 boyasını maksimum tanıma kapasitesi saptandı. Hazırlanılan stok boya çözeltisinden(1.2mg/ml) tablo 1 de belirtilen deney düzeneği kurularak pipetlemeler tablo da belirtildiği şekilde gerçekleştirildi. Tablo 1: Baskılanmış polimerin tutabileceği maksimum boya miktarının saptanması 1 2 3 4 5 6 7 Polimer (mg) 100 100 100 100 100 100 100 Direct Red 23 (µl) 10 30 50 100 300 500 990 Su (µl) 990 970 950 900 700 500-2.6. Belirli Boya Miktarını Tutabilecek Baskılanmış Polimer Miktarının Belirlenmesi Çalışılan monomer ile hazırlanan kalıp polimerde en yüksek Direct Red 23 boyasını tanıma kapasitesi gösteren akrilamit monomerinin boya ile etkileşimini bulmak için farklı kalıp polimer miktarları ile maksimum tanıma kapasitesi gösterdiği boya konsantrasyonu kullanılarak deney düzeneği kuruldu. Tablo 2 de görüldüğü gibi pipetlemeler yapıldı ve 4 saat polimer ve boya karıştırılarak inkübe edildi. Süre sonunda tutulan boya miktarları saptandı. Tablo 2: Belirli boya miktarını tutabilecek baskılanmış polimer miktarının belirlenmesi 1 2 3 4 5 6 7 Polimer (mg) 5 10 30 50 100 300 500 Direct Red 23 (µl) 30 30 30 30 30 30 30 Su (µl) 970 970 970 970 970 970 970 10

2.7. Boya Giderimi 30 mg kalıp polimer üzerine polimerin maksimum kapasitesi dikkate alınarak (0,06 mg/ml) Direct Red 23 boyası içeren 2 ml sentetik tekstil atık su eklendi ve orbital çalkalayıcıda 360 rpm çalkalama hızında farklı sürelerde boya giderim verimleri izlendi. İnkübasyon süreleri sonunda (0-300 dak) örnekler 4200 rpm de santrijüjlendi ve üst fazlarda geri bağlanmayan boya tayinleri yapıldı ve arıtım verimi hesaplandı. Sentetik tekstil atık suyu aşağıda belirtildiği şekilde hazırlanılmıştır. Sentetik Tekstil Atık Su Hazırlama (Khalida ve arkadaşları, 2010): NH 4 Cl 0.16 g/l, KH 2 PO 4 0.23 g/l, K 2 HPO 4 0.58 g/l, CaCl 2.2H 2 O 0.07 g/l, MgSO 4.7H 2 O 0.09 g/l, EDTA 0.02 g/l, Glukoz 0.5 g/l, etanol 0.125 g/l, sodyum asetat 0.5 g/l, iz element 1ml/L(iz element: H 3 BO 3 0.15 g/l, FeCl 3.4H 2 O 1.5 g/l, ZnCl 2 0.12 g/l, MnCl 2.4H 2 O 0.12 g/l, CuCl 2.2H2O 0.03 g/l, NaMoO 4.2H 2 O 0.06 g/l, CoCl 2.6H 2 O 0.15 g/l ve KI 0.03 g/l) ve boya 0,06 mg/ml. 3. SONUÇ VE TARTIŞMA 3.1. Direct Red 23 Standart Grafiği Direct Red 23 boyası ile damgalanan polimerden boyanın yıkanması sırasında metanol:asetik asit(4:1) çözgeni ile yıkandı. Direct Red 23 ün bu çözgen sisteminde hangi dalga boyunda maksimum absorbans verdiğini belirlemek amacıyla spektrum taraması 11

yapıldı ve tarama sonucunda bu çözgen sisteminde maksimum absorbans veren dalga boyunun 506 nm olduğu saptandı. Absorbans 2,5 2 1,5 1 0,5 0 300 500 700 Dalga boyu ( nm ) Şekil 7. Direct Red 23 boyasının metanol-asetik asit çözeltisindeki spektrum taraması Metanol:asetik asit çözgen sisteminde yapılan yıkama sonucunda üst fazda kalan boya miktarının tayin edilebilmesi amacıyla 506 nm dalga boyunda konsantrasyona karşı absorbans ölçümleri gerçekleştirilerek standart grafik oluşturuldu. 1 A (506 nm) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 y = 27,878x R² = 0,9998 0 0,01 0,02 0,03 c (mg/ml) Şekil 8. Direct Red 23 boyasının metanol-asetik asit çözeltisindeki standart grafiği. Direct Red 23 boyasının kalıp polimere geri bağlanması çalışmalarında çözgen olarak su seçildi. Geri bağlama verimlerinin ve arıtımın veriminin belirlenebilmesi amacıyla boyanın suda hazırlanmış çözeltisinin konsantrasyona karşı absorbans değerleri kullanılarak standart grafiği çizildi. 12

1,6 A(510nm) 1,2 0,8 0,4 0 y = 24,33x R² = 0,9861 0 0,02 0,04 0,06 c(mg/ml) Şekil 9. Direct Red 23 boyasının suda standart grafiği 3.2 Boya Baskılanmış Polimer Sentezi Bulk polimer hazırlanmasında akrilamit monomeri ve kalıp molekül olarak Direct Red 23 boyası kullanıldı. Monomerin çapraz bağlanması EGMA ile gerçekleştirildi. Monomer, boyanın iyice çözünmesi için sonik banyoda 5 dakika örnekler sonikasyona bırakıldı. Polimerizasyonun başlatıcısı AIBN ortama eklendikten sonra elde edilen karışım tekrar tamamen çözünmesi amacıyla sonikasyona bırakıldı ve 10 dakika azot gazı geçirilerek ortamdaki oksijen gazı uzaklaştırıldı. Sarsılmadan etüve taşınan reaktörler etüvde 60 C de inkübe edilerek yığın polimerizasyonu ( ısı polimerizasyonu ) yoluyla katı polimer elde edildi. Farklı oranlarda hazırlanılan boya baskılanmış ve kör polimerlerin resimleri şekil 10 da görülmektedir. Şekil 10: Farklı monomer oranlarında boya baskılanmış ve boya içermeyen polimerler Farklı monomer oranları ile hazırlanılan polimerlerden kalıp molekülün uzaklaştırılması ile yapılan tayinler sonucunda optimum polimer oranı bir sonraki aşamada belirlendi. 13

3.3. Damgalanmış Polimerden Boyanın Uzaklaştırılması En uygun boya:monomer oranını belirlemek için boyanın polimerden yıkanarak uzaklaştırılması sağlandı. Boyanın baskılandığı polimerden uzaklaştırılması için polimer ile boya arasındaki etkileşimin kırılması gerekmektedir. Bu nedenle yıkama işlemleri porojen bir çözelti sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiş ve bu amaçla metanol-asetik asit çözeltisi kullanılmıştır. Yıkama işlemi boyanın yaklaşık %80 i uzaklaştırılana dek devam ettirildi ve bu yıkama miktarının 1:8 oranındaki polimer için 7 yıkamaya karşılık geldiği saptandı. Herbir monomer oranı için yıkama verimi şekil 11 de verilmiştir. 100 Yıkama verimi (%) 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 Yıkama sayısı 1:8 (boya:monomer) 1:12 (boya:monomer) Şekil 11: Farklı monomer içeren polimerlerden kalıp molekülün uzaklaştırılma verimleri Şekil 11 de görüldüğü gibi kalıp molekül olan Direct Red 23 boyasının en iyi uzaklaştırıldığı yığın polimer 1:8 oranında boya:monomer içeren polimerdir. Çalışmanın devamında boya:monomer oranı 1:8 olarak kullanılmıştır. 3.4 Baskılanmış Polimerin Tutabileceği Maksimum Boya Miktarının Saptanması Kalıp polimerin tutabileceği maksimum boya miktarını belirlemek amacıyla bölüm 2.5 te belirtilen deney düzeneği kurularak yapılan çalışmalarda elde edilen bulgular şekil 12 de verilmiştir. 14

Farklı boya konsantrasyonlarında boyanın kalıp polimere bağlanmasındaki temel etken boya ve polimer arasındaki kovalent ya da kovalent olmayan etkileşimlerdir. Boyanın kalıp polimerden metanol-asetik asit kullanılarak yıkama yoluyla alınabilmesi boyanın polimere kovalent olmayan bağlarla (iyonik etkileşim, hidrojen bağı ve Van der walls) bağlandığını göstermektedir. 100 Geri bağlama verimi (%) 80 60 40 20 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 c(mg/ml) Kalıp polimer Kör polimer Şekil 12: Boyanın maksimum bağlanma kapasitesi Şekil 12 de görüldüğü gibi kör polimer kalıp polimere göre daha yüksek boya konsantrasyonlarında duyarlı olmakla birlikte oldukça dar bir aralıkta boyaya ilgi göstermektedir. Kalıp polimerin boyaya olan ilgisi oldukça yüksektir ve çok düşük boya konsantrasyonlarında dahi boyanın geri bağlamasını gerçekleştirebilmektedir. Maksimum bağlanma verimi 0,06 mg/ml boya konsantrasyonunda saptanmıştır. Hazırlanan kör polimerin 15

seçiciliğinin ve duyarlılığının düşük olduğu görülmüştür ve bu nedenle denemenin geri kalanında kör polimer kullanılmamıştır. 3.5. Belirli Boya Miktarını Tutabilecek Baskılanmış Polimer Miktarının Belirlenmesi Direct Red 23 boyasının kalıp polimer tarafından tutulacak olan minimum polimer miktarının belirlenmesi amacıyla 5 500 mg arasında değişen polimer miktarı ve 0,06 mg/ml boya kullanıldı. Şekil 13 den görüldüğü gibi maksimum boya tanımasını yapabilen minimum polimer miktarı 10 mg olarak belirlendi. Sentetik atık sudan boya giderimi çalışmalarında 10 mg polimere karşı 0,06 mg/ml Direct Red 23 kullanılmasına karar verildi. Geri bağlama verimi (%) 100 95 90 85 80 0 100 200 300 400 500 Polimer (mg) Şekil 13: Maksimum boya tutabilecek kalıp polimer miktarının belirlenmesi 3.6. Sentetik Tekstil Atık Suyundan Boya Giderimi Bu deneme aşamasında 2 ml 0,06 mg/ml konsantrasyonda Direct Red 23 boyası içeren sentetik atık suyu ile 30 mg polimer kullanıldı. 10 300 dakika süresince kalıp polimer boya içeren atık su ile muamele edildi. Sonuçlar şekil 14 de görülmektedir. 16

100 Arıtım verimi (%) 95 90 85 80 0 50 100 150 200 250 300 350 t (dak) Şekil 14: Boya giderimi Şekil 14 de görüldüğü gibi, kalıp polimer atık su ile muamele edildikten 10 dakika gibi çok kısa bir sürede bile % 99 oranında Direct Red 23 boyasını tanımakta ve ortamdan uzaklaştırmaktadır. Çalışmada sentetik atık suyun kullanılmasıyla ortamda farklı moleküllerin varlığında tanıma kapasitesinde bir değişiklik olup olmadığı da görülmüştür. Kısa sürede bile sentetik atık su ortamında hedeflendiği gibi polimer sadece kalıp molekülü olan Direct Red 23 boyasını tanımış ve bağlamıştır. DEĞERLENDİRME Günümüzde yılda yaklaşık 7.105-1.105 ton üretilen 100.000 den fazla ticari boya vardır ve boyar maddelerin atık sulardan giderimi çevreye verdiği zararlar nedeniyle günümüzde oldukça önem kazanmıştır. Tekstil atık suyundan Direct Red 23 boyasının giderimi amacıyla bu çalışma çerçevesinde moleküler baskılama teknolojisinden faydalanılmıştır. Moleküler baskılama amacıyla kullanılan pek çok yöntem içerisinden hazırlanması en basit ancak verimi en yüksek yöntemlerden biri olan yığın polimerizasyonu kullanılmıştır. Sonuçlar kısmında verilen grafikler incelendiğinde hazırlanan damgalı polimerin kalıp molekülünü yüksek tanıma kapasitesi göze çarpmaktadır. Damgalı polimer 0,06 mg/ml gibi düşük boya konsantrasyonunda %100 verimle molekülünü geri bağlamıştır. Yine veriler dikkate alndığında 10 mg gibi düşük bir polimer miktarı ile bu tanıma kapasitesine ulaşabilmektedir. 17

Boya içeren sentetik tekstil atık suyu hazırlanarak optimum kalıp polimer miktarı ve optimum boya miktarı kullanılarak boya giderim verimi belirlenmiştir. 10 dakika gibi kısa bir sürede polimer kalıp molekülü olan boyayı tanıyarak bağlamıştır. Uygulama süresinin kısalığı ve boyanın ortamdan kolaylıkla uzaklaştırılması, belirlenen sistemin Direct Red 23 gibi çevreye ve insan sağlığına bir çok olumsuz etkisi olan boyaların gideriminde olduğunu göstermektedir. Hazırlanan polimerin düşük miktarlarına rağmen yüksek tanıma kullanılabilir kapasitesi ve uygulama süresinin kısa olması su kirliliğinin önlenmesi adına sağladığı katkının yanı sıra ekonomik olarak da sistemin avantaj sağlayacağı düşünülmektedir. TEŞEKKÜR Proje çalışmalarımız sırasında teorik ve laboratuvar desteklerinden dolayı Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Biyokimya Bölümü Öğretim Üyesi Doç.Dr.Şenay Şanlıer, Araştırma Görevlisi Güliz Ak ve Habibe Yılmaz a, bize danışmanlık yapan Kimya öğretmenimiz Funda Akdoğan a, Bilim Kurulu Eş Başkanımız Dr. Ayşe Türker e ve her konuda destek olan okul yöneticilerimize, ailelerimize teşekkür ederiz. KAYNAKLAR Okutucu B, (2007) Serotonin e spesifik moleküler damgalı polimerlerin hazırlanması ve karakterizasyonu, Ege Üniversitesi Doktora tezi, danışman Prof. Dr. Azmi Telefoncu. Mosbach K., Ramson O., (1996), The emerging technique of molecular imprinting and its future impact on biotechnology, Biotechnol., 14: 163 17. Khalida M., et al., (2010) Development of granular sludge for textile wastewater treatment, Water Research, 44, 4341-4350. Sobana N., Selvam K. and Swaminathan M., (2008), Optimization of photocatalytic degradation conditions of Direct Red 23 using nano-ag doped TiO2, Separation and Purification Technology, 62: 648 653. Song S., Ying H., He Z. and Chen J., (2007), Mechanism of decolorization and degradation of Cl Direct Red 23 by ozonation combined with sonolyses, Chemosphere, 66:9, 1782 1788. 18

Tunç Y., Hasırcı N., Yeşilada A. ve Ulubayram K., (2006), Comonomer effects on binding performences and morphology of acrylate-based imprinted polymers, Polymer, 47: 6931 6940. 19