Su kirliliği , Su Nanomalzemeler , Su toksik, Suda ağır metal Çikarması, Geçiş metali oksit nanomalzemeler , Inorganik nanomalzemeler, Organik polimer nanomalzemeler ve organik polimer destekli nanokompozitler

1. Sudan Toksik Elementlerin Çıkarması
için Nanomalzemeler
By Mohamed Ali
Revü Makele-2018

2. ÖZET
• Su kirliliği dünyada kritik bir konu haline gelir ve ağır metaller, organik ve inorganik
bileşikler ve biyo-organizmalar sudaki büyük kirliliğe neden olur. Kirleticilerin sudan
uzaklaştırılması için nanomalzemelerin (NM'ler) uygulaması dikkat çekicidir.
• Geleneksel teknolojiler ve nanoteknoloji ve biyo-strateji gibi gelişmekte olan
gelişmeler de dahil olmak üzere suyun iyileştirilmesine(remedesyonu) ilişkin çok
sayıda yayın bulunmaktadır; bunlar, geleneksel yöntemler, geçiş metali/metal oksit
nanopartikülleri, karbon nanotüp, grafen vb.
• Bu gözden geçirme makalesinde, NM'lerin sudaki toksik elementlerin giderilmesi
için uygulanması sistematik olarak özetlenmekte ve inorganik NM'lere, organik
polimer NM'lere ve organik polimerle desteklenen nanokompozitlere
odaklanmaktadır. Bu derlemenin amacı, araştırmacılar ve endüstri için toksik
elementlerin sudan uzaklaştırılması için ortaya çıkan nanoteknoloji ve NM'ler
alanında güncel bir analiz ve referanslar sağlamaktır.

3. GİRİŞ
• Endüstriyel devrimden bu yana çevre kirliliği endüstrileşmiş ülkeler ve gelişmekte
olan ülkeler ile ilgili dünya çapında kritik bir konu haline geldi. Suyun ana
kirleticileri (yüzey suyu, yer altı suyu ve bant suyu da dahil olmak üzere) ağırlıklı
olarak ağır metaller (atom numarası 20'den büyük metaller) ve arsenik iyonları,
deterjanlar, böcek öldürücü ilaçlar, farmasötik maddeler gibi organik kirleticiler,
ve biyomalzemeler.
• Ağır metaller genellikle iyon olarak bulunan Pb2 + (kurşun inyon), Hg2 + (cıva
inyon), Cr (VI) (krom) iyonları, Cd2 + (kadmiyum inyon), As3 + (arsenik inyon), As
(V) iyonları, CO2 +, Cu2 + (bakır inyon), Ni2 + (nikel inyon), Zn2 +(çinko inyon) , Ag
+ ve As gibi katyonlar olarak bulunurlar (yani arsenat As04 , arsenit as03 , vb.).
Ağır metal kirliliği ciddi bir çevresel ve halk sağlığı sorunu haline geldi, çünkü insan
vücudunda biyolojik olarak bozun olmayan ağır metallerin birikimi ciddi
hastalıklara neden olacaktı.

4. • Suda ağır metalun iyileştirilmesi için geleneksel
teknikler, kimyasal çöktürme, adsorpsiyon, iyon
değişimi, zar filtreleme, ters ozmoz, koagülasyon
ve flokülasyon, flotasyon ve ekstraksiyon ışınlama
elektrokimyasal işleme teknikleri, ileri oksidasyon
işlemleri ve biyosorpsiyon süreçlerini içerir.
• Çoğu durumda, remedesyon için iki veya daha
fazla yöntem her zaman sinerjik olarak çalışır. Bu
yöntemler arasında adsorpsiyon, ağır metalleri ve
bakteriyel patojeni sudan uzaklaştırmak için
önemli ve etkili bir tekniktir.
• Örneğin, aktif karbonlar, kil mineralleri,
kenetleme malzemeleri ve kitozan / doğal zeolitler
genellikle ağır metallerin sudan adsorbe edilmesi
için kullanılırlar.
• Çökeltileri oluşturmak için ağır metallerin
kimyasal çöktürme yöntemi. Üç tip reaktif, yani
inorganik çökelticiler, organik çelatlama reaktifleri
ve organik polimerler genel olarak
kullanılmaktadır.
Ağır metalin sudan uzaklaştırılmasında geleneksel teknikler
GİRİŞ

5. • Nanoteknolojinin gelişimi, tedavi etkinliğini arttırmak için umut verici bir
alternatif sunmaktadır. NMs (normal boyut: 1-100 nm), geniş yüzey alanı,
yüzey aktivitesi ve spesifik afinite gibi benzersiz fiziksel ve kimyasal
özelliklere sahiptir. Bu nedenle, NMs, inorganik ağır metallerin ve organik
ve diğer inorganik kirleticilerin sudan algılanması ve uzaklaştırılmasına
büyük ilgi duymuştur.
• Sonuç olarak, nanoteknolojinin ve NM'lerin gelişimi, su arıtımı ve
çevresel sürdürülebilirlik için sıçrama fırsatları sunmaktadır. Manyetik
NM'ler, karbon nanotüpü, aktive edilmiş karbon ve sıfır değerli geçiş
metali NM'leri gibi atık su iyileştirmesi için NM'lere birçok çaba
harcanmıştır. Çekirdek / kabuk yapılarındaki nanotanecikleri (NP)
süslemek için küçük organik moleküller veya organik polimerler
kullanılmıştir. NM'lerin avantajı, yüksek adsorpsiyon kabiliyeti ve
verimliliğidir. Sınırlamalar yüksek maliyetli, zayıf geri dönüştürülebilirlik
ve eko-endişe.
• Bu gözden geçirme makalesi öncelikli olarak, ağır metallerin musluk
suyu, yer altı suyu ve atık su dahil olmak üzere sudan çıkarılması için
NM'lere odaklanmaktadır. Burada NM'ler aşağıda iki kategoriye
dayanılarak tartışılmaktadır: inorganik ve organik Aday Gösterici.
Bunlardan birincisi, geçiş metali / oksit / sülfür NP'leri ve karbon / silikon
bazlı NM'ler. Sonuncusu, organik polimer NM'leri ve organik polimerle
desteklenen nanokompozit maddelerden oluşur (figür 2 göre) .
GİRİŞ
Sudan toksik elementlerin çıkarması için nanomalzemeler

6. Sudan Toksik Elementlerin Çıkarması için Nanomalzemeler

7. Inorganik Nanomalzemeler
• İnorganik NM'ler genellikle geçiş metali / oksitleri
/ sülfürler NM'leri, grafen, silika asitli NM'ler ve
ilgili nanokompozitler gibi karbon bazlı NM'lere
ayrılır. Eşsiz özellikleri nedeniyle, geçiş metali
veya metal oksitler nanopartiküller (NPs) demir,
gümüş, altın, manyetik demir oksit, manganez
oksit, titanyum oksit, magnezyum oksit, bakır
oksit gibi atık sudaki ağır metal iyonlarını
uzaklaştırmak için yaygın olarak kullanılır. seryum
oksit vb.
• Makele göre, en önemli inorganik NM'lerden biri
olarak Fe3O4, Fe3C, Ni @ SiO2 ve Fe3O4 @ SiO2
gibi manyetik NP'ler iyi çalışılmıştır.
• Organik-inorganik hibrit manyetik NP'ler toksik
elementleri sudan seçici olarak uzaklaştırır ve
ayrıca harici manyetik alanla kolayca izole edilir.
Manyetik nanokompozitler, sudan Pb2 +, Cu2 +
ve Cd2 + 'yi çıkarmak için çok verimli, hızlı ve
kullanışlı bir araç sağlar.

8. • Demir oksit nanomalzemeler:-
• Toksik ağır metal iyonlarının ve organik ve diğer inorganik kirleticilerin sudan uzaklaştırılması için etkin
nanosorbentler ve fotokatalizörler olarak, demir oksit NM'leri temel olarak üç biçime ayrılır:1) manyetit (Fe3O4),
2) maghemit (y-Fe2O3) ve 3) hematit (α-Fe2O3 ) NP'ler.
• 1- Manyetit (Fe3O4) NP:
• Kirletici maddelerin sudan uzaklaştırılması için çeşitli organik / inorganik desteklerle stabilize edilen manyetik
Fe3O4 NP'ler kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Organik polimerler NP'leri stabilize etmek için kullanılır.
• For instance, polyethylenimine (PEI) grafted magnetic Fe3O4 effectively highly adsorb heavy metals Cu2+,
Zn2+, Cd2+ . Polystyrene supported-hydrated Fe2O3 NPs also adsorb AsIII and AsV .
• Poly(glycidylmethacrylate) (PGMA) was utilized to coat magnetic Fe3O4 NPs through ordinary radical
polymerization, and b-cyclodextrin (b-CD) was linked onto the surface of NPs. The formed magnetic NPs
showed good interaction with some environmental pollutants such as bisphenol A and copper ions .
• Carboxymethyl-b-CD modified Fe3O4 NPs removed copper ions from aqueous solution by grafting
carboxymethyl-b-CD onto the magnetite surface via the carbodiimide method . 3-
Aminopropyltriethoxysilane, copolymers of acrylic acid and crotonic acid were used to modify Fe3O4 NPs
for removal of Cd2+, Zn2+, Pb2+and Cu2+ ions .
• Small organic molecules have also been widely applied to stabilize NPs . For example, the covalent
immobilization of thiosalicylhydrazide on the surface of Fe3O4 NPs was efficient in removing heavy metals
ions including Pb2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+, and Co2+ from industrial wastes. Fe3O4 NPs decorated with
rhodamine 6G Schiff base exhibited high selectivity and sensitivity toward Al3+ ion over other common
metal ions in water solution.
Inorganik nanomalzemeler
Geçiş metali oksit nanomalzemeler

9. • Demir oksit nanomalzemeler:-
2- Maghemit (y-Fe2O3 NP:
• Organik polimer destekli maghemite NP'leri hakkında birçok rapor
bulunmaktadır.
• For example, polyrhodanine-coated maghemite (c-Fe2O3) NPs were
synthesized by one-step chemical oxidation polymerization and applied to
remove Hg2+ ions from aqueous solution.
3- Hematit (α-Fe2O3 ) NP:
Fu et al. reported that three-dimensional porous Mn-doped α-Fe2O3
nanostructures exhibited excellent abilities for the removal of Pb2+, Cr VI and
As III ions from wastewater with easy magnetic separation. Mixed magnetite–
hematite NPs were employed as a sorbent material to remove Pb2+, Cd2+ and
Cr3+ ions from water
Inorganik nanomalzemeler
Geçiş metali oksit nanomalzemeler

10. • Photocatalytic TiO2 NPs are usually applied for the
photodegradation of organic pollutants. However, TiO2 NPs
are also applied to remove heavy metals from water . For
example, thiolactic acid-modified titanium dioxide NPs
removed Cd2+ from water .
• Trace lead in water was quantitatively retained by immobilized
nanometer TiO2 in the pH range 4–7, in which TiO2 NPs
immobilized on silica gel were prepared by sol–gel method.
• TiO2 nanotube was used as solid-phase extraction adsorbents
for preconcentration of Ni2+ and Cd2+ ions .
• Carbon doped TiO2 (anatase) NMs remove CrV ion . Titanate
NMs were synthesized via hydrothermal reaction under
various NaOH concentrations (4–15 mol/L), and then used to
remove Cu2+ and Cd2+ ions from aqueous solution
Inorganik nanomalzemeler
Geçiş metali oksit nanomalzemeler
TiO2 nanopartiküller ve titanat nanoyapıları.

11. Inorganik nanomalzemeler
Geçiş metali nanopartikülleri
AU (Altın) NP:
• It was demonstrated that pH played
a crucial role in controlling the
parameters of 4-aminothiophenol
capped gold NPs for removal of
heavy metal ions in water.
• Serum albumin (BSA)-capped
gold NPs agarose gel membrane (Au
NPs@BSA/AGM) has been
developed for removing Hg2+ or Pb2+
in solution
Ag (Gümüş) NP:
• Silver NPs are well known for
their antimicrobial activity in the
treatment of biomaterials ,
rather than removal of heavy
metals.
• The study related to Ag NPs
removal of heavy metals such as
Hg2+ is limited.
Fe ( Demir) NP :
• In spite of their high aerobic
sensitivity, zero-valent iron NPs
have been widely applied to the
removal of heavy metals in
water.
• Fe NPs with the adsorption
capacity of cellulose effectively
removed CrVI ions from
industrial wastewater .
• Impressively, Fe NPs were
applied to remedy a uranium
contaminated waste effluent .
• However, the field of
application and toxicity of Fe
NPs requires further
investigation especially given
the Fe(0) NP handling difficulty.

12. • Son zamanlarda Aluru ve iş arkadaşları
yaratıcı bir şekilde tek katmanlı uygulandı
MoS2 nanopore membran su desalinasyon
için, grafen nanopores% 70 daha büyüktür.
Bu çalışma, sudaki ağır metallerin
giderilmesi için potansiyel olarak alternatif
bir strateji sunmaktadır.
• Atık su arıtma tesisindeki son kanalizasyon
çamuru malzemeleri olarak gümüş sülfür
(Ag2S) NP'ler uygulanmıştır.
Inorganik nanomalzemeler
Geçiş metali sülfid nanopartiküller

13. • Toksik olmayan ve yüksek emilim kapasiteleri
nedeniyle, karbon bazlı NM'ler, ağır metalleri
uzaklaştırmak için yaygın olarak
kullanılmaktadır.
• Zhou ve diğ. Nano ölçekli hidroksiapatit ve Cu2
+, Zn2 +, Pd2 + ve Cd2 + iyonları için karbon
siyahının adsorpsiyon kabiliyetini
araştırmışlardır. However, for trace heavy
metals at ppb levels in tape water, the effect is
limited.
• Karbon nanotüplerin, grafen materyallerin ve
fullerenlerin kullanımı geliştirilmiştir.
• Sudan ağır metallerin yüksek oranda
adsorpsiyonu ile karbon nanotüpler ve
nanofiberlerin yüzeyini greftlemek için çeşitli
organik ligandlar veya polimerler
uygulanmıştır.
Inorganik nanomalzemeler
Karbon bazlı nanomalzemeler

14. Karbon nanotüpler ve yüzey modifiye
nanotüpler
• Iijima 1991'de karbon nanotüpleri (CNTs)
keşfettiği için CNT'ler (tek duvarlı ve çok
duvarlı CNT'ler dahil), atık sudan ağır
metallerin uzaklaştırılması dahil olmak üzere
mükemmel özellikleri ve uygulamaları
nedeniyle kapsamlı bir şekilde araştırıldı.
• CNT bazlı NM'ler, ağır metalleri
elektrokimyasal olarak tespit etmek ve
çıkarmak için kullanılabilir.
• For example, for the adsorption of heavy
metal ions with carbon nanotubes at pH = 9,
the affinity order of the metal ions towards
CNTs is: Cu2+ > Pb2+ > Co2+ > Zn2+ > Mn2+.
Grafen / grafen oksit nanomalzemeler
• Grafen (grafen oksit (GO), grafen
keşfinden beri büyük ilgi çekmiştir.
• Grafen ve grafen bazlı NM'ler
hazırlanmıştır ve Kirletici
maddelerin metal iyonları ve
organik bileşikler dahil sudan
uzaklaştırılması.
• Örneğin, Yuan ve diğ. pH, adsorban
dozajı, yabancı iyonlar, temas
süresi ve sıcaklığın G.O üzerindeki
Zn2 + iyonlarının adsorpsiyonuna
olan etkisini araştırdı.
Inorganik nanomalzemeler
Karbon bazlı nanomalzemeler

15. • Silika bazlı NM'ler, nano gözenekli
silis, silika nanofiberler, silika
nanotüpler ve silika kaplı manyetik
NP'ler gibi silika NM'ler olarak
sınıflandırılır.
• Fonksiyonel hale getirilmiş
nanoporous silikanın biyolojik
sistemlerden ağır metalleri
uzaklaştırdığı bildirilmiştir.
Inorganik nanomalzemeler
Silika bazlı nanomalzemeler

16. • Synthetic organic polymers or biopolymers,
i.e. cellulose and chitosan bearing
polyfunctional groups in the surface such as
–NH2, –OH, –COOH, etc. efficiently adsorb
heavy metals in water.
• Polimer NM'ler ve nanosorbentler olarak
polimer destekli nanokompozitler, geçiş
metal / oksit NP'ler, aktif karbon ve organik
polimerler ile karşılaştırıldığında yüzeyde
geniş yüzey alanlarına ve çok fonksiyonlu
gruplara sahiptir.
• Polimer NM'ler polimer NP'leri, polimer
nano elyafları, polimer nano-kristalleri ve
polimer nano çubuklarını içerir.
Organik polimer nanomalzemeler ve organik polimer destekli
nanokompozitler

17. Organik polimer nanomalzemeler
• Her ne kadar organik polimerler,
ağır metallerin atık sudan
uzaklaştırılması için geniş çapta
araştırılmış ve uygulanmış
olsalar da, ağır metallerin
uzaklaştırılması için yüksek
verimli polimer NM'lerin
geliştirilmesi bir sorun olmaya
devam etmektedir.
Organik polimer destekli nanokompozitler
• İki tür organik polimer destekli
nanokompozit, yani sentetik organik
polimer destekli NM'ler ve biyopolimer
destekli NM'ler vardır.
• The former type includes polyaniline
(PAN), polystyrene, polyhydroxybutyrate
(PHB), poly(tetrafluoroethylene),
polyethylene (PE), and nafion. The latter
one concerns cellulose, chitosan, and
alginate or resin. The formed polymer-
supported nanocomposites are applied to
remove heavy metals, organic pollutants
and biomaterials from water
Organik polimer nanomalzemeler ve organik polimer destekli
nanokompozitler

18. Sonuç
• Bu derleme yazısında, toksik elementlerin sudan uzaklaştırılması için NM'lerin son
gelişmelerinin değerlendirilmesi yapılmıştır. NM'lerin, yüksek verim, yüksek maliyet
ve potansiyel sağlık riski ve ikincil kirlilik gibi sudan gelen ağır metalleri, organik ve
diğer inorganik kirleticileri yok etmek için uygulanması için avantajlar ve sınırlamalar
vardır.
• Sonuç olarak, düşük maliyetli ve potansiyel olmayan sağlık / eko-riskli yüksek verimli
NM'lerin geliştirilmesi arzu edilir.
• Ağır metal iyileştirmesi için NM'ler inorganik ve organik NM'ler olarak sınıflandırılır.
İnorganik NM'ler, küçük organik moleküller, organik polimerler ve inorganik
reaktifler dahil çeşitli kabuk moleküllerine sahip bir inorganik çekirdek içerir.
• Manyetik çekirdekler içeren manyetik NM'ler, harici manyetik alanla kolay
ayrışmanın büyük avantajına sahiptir. Organik NM'ler organik polimer NM'leri veya
organik polimer destekli NM'leri içerir.

19. Somali Atasözü :-
‘’Bilgi elde edildiğinde problemlere de çözülür’.