Nanoparçacık ile fonksiyonelleştirilmiş PES/grafen oksitli kompozit membran sentezi ve antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, nanoparçacık (TiO2 ve ZnO) ile fonksiyonelleştirilmiş polietersülfon (PES)/grafen oksitli (GO) kompozit membran sentezi ve antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi araştırılmıştır. Kompozit membranların tıkanıklığını önleme ve kendi kendini temizleme özelliklerinin performansı da araştırılmıştır. GO, düşük sıcaklıkta oksidasyon yöntemi ile doğal grafit tozundan elde edilmiştir. TiO2 ve ZnO nanoparçaları susuz sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. TiO2 ve ZnO nanoparçacıklarının yüzeyi, bir çözücü içerisinde homojen olarak dağılmış bir karışım elde etmek için bir yüzey aktif cismi (miristik asit) ile modifiye edilmiş ve daha sonra GO, bu metal oksit nanoparçacıklarının yüklenmesiyle fonksiyonelleştirilmiştir. GO ve fonksiyonelleştirilmiş GO'nun dökme çözeltisi ile harmanlanmış PES membranlar, faz-inversiyon yöntemi ile hazırlanmıştır ve tıkanıklığı önleme ve kendi kendini temizleme özellikleri ile test edilmiştir. Kompozit membranlar, ağırlıkça %0.5, %1.0 ve %2.0 GO, GO-TiO2 ve GO-ZnO olmak üzere üç farklı konsantrasyonda ağırlıkça %14 PES içerecek şekilde sentezlenmiştir. Membranların fonksiyonelleştirilmesi membranların hidrofilik özelliklerini saf PES membranına kıyasla geliştirmiştir. Bununla birlikte, en düşük akı, GO-TiO2 ile fonksiyonelleştirilmiş membranda elde edilmiştir. Sonuçlar, fonksiyonelleştirilmiş membranların saf PES membrandan daha iyi kendi kendini temizleme özelliği sergilediğini göstermiştir. Üstelik, beş döngü olarak gerçekleştirilen akı geri kazanım oranı deneylerinde, fonksiyonelleştirilmiş membranların saf membranlara göre daha yüksek geri kazanım oranı sağladığı gözlemlenmiştir.

This study was performed to investigation of synthesize and antibacterial properties of polyethersulfone (PES)/graphene oxide (GO)composite membrane functionalized with nanoparticles (TiO2 and ZnO). The performance of antifouling and self-cleaning properties of composite membranes were also investigated. The GO was prepared from natural graphite powder by oxidation method at low temperature. TiO2 and ZnO nanopowders were synthesized by anhydrous sol-gel method. The surface of TiO2 and ZnO nanopowders were modified by a surfactant (myristic acid) to obtain a homogeneously dispersed mixture in a solvent, and then GO was functionalized by loading of these metal oxides nanopowders. The PES membranes blended with GO and functionalized GO into the casting solution were prepared via phase inversion method and tested of antifouling as well as selfcleaning properties. The composite membranes were synthesized 14%wt of PES polymer with three different concentrations of 0.5, 1.0, and 2.0%wt GO, GO-TiO2, and GO-ZnO. The functionalization of membranes improved hydrophilicity property of membranes as compared to neat PES membrane. However, the lowest flux was obtained by functionalized membranes with GO-TiO2. The results showed that functionalized membranes demonstrated better self-cleaning property than neat PES membrane. Moreover, it has been observed that in the flux recovery experiments performed in five cycles, the functionalized membranes provide a higher recovery rate than the pure membranes.