Investigation of the Retention of Oils Mixed With Water by Forming Activated Carbon Added Nanofibers

Abstract

Heavy metals, waste oils, garbage, petroleum-derived polymers, animal and medical wastes cause pollution in water resources. The resulting pollution poses a danger to aquatic creatures and harms these creatures. In this study, obtaining wettable nanofibers for removing of oils mixed with water was investigated. It is aimed to increase the contact angle value by adding activated carbon produced from apricot kernels to the nanofibers produced from waste polystyrene. As a result, oil-water separation was carried out by increasing the hydrophobicity of the nanofiber and preserving its oil-holding property. In the experiments, 4 different concentrations of solutions were prepared using waste polystyrene and dimethylformamide (DMF)/(C3H7NO) and nanofibers were produced by electrospinning device. According to the SEM images, it was determined that the sample with the best fibre structure belonged to the 17% solution. On top of this, new nanofibers were produced by adding 5% and 10% by mass of activated carbon made from apricot kernels to the same solution. The contact angle values of the produced nanofibers were measured and it was observed that the hydrophobicity of the 10% activated carbon added nanofiber was the highest. In order to determine the water and oil absorption of the sample with the best structure and activated carbon added samples, it was tested by dropping 2 mL of water and 2 mL of oil on the experimental setup. As a result, it has been proven that this material, which has hydrophobic and oleophilic properties, can be used in oil/water separation processes, and the oil-derived waste polystyrene materials that cause water pollution are recycled.

Su kirliliğine, sulara karışan ağır metaller, atık yağlar, atılan çöpler, petrol türevli polimerler, hayvansal ve tıbbı atıklar vb. neden olmaktadır. Oluşan kirlilik suda yaşayan canlılar için tehlike oluşturmakta ve bu canlılara zarar vermektedir. Bu çalışmada suya karışan yağların sudan arındırılması için ıslanabilir nanoelyaf elde edilmesi amaçlanmıştır. Atık polistirenden üretilen nanoelyafların bünyesine, kayısı çekirdeğinden üretilmiş aktif karbon ilavesi yapılarak temas açısı değerinin arttırılması hedeflenmiştir. Sonuç olarak nanoelyafın hidrofobikliğinin arttırılması ve yağı tutma özelliğinin korunması ile yağ su ayırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Deneylerde, atık polistiren ve dimetilformamid (DMF)/(C3H7NO) kullanarak 4 farklı derişimde çözelti hazırlanmış ve elektrospinning cihazı ile nanoelyaf üretilmiştir. SEM görüntülerine göre lif yapısı en iyi olan numunenin %17’lik çözeltiye ait olduğu belirlenmiştir. Bunun üzerinde aynı çözeltiye kütlece %5 ve %10 oranlarında kayısı çekirdeğinden yapılmış aktif karbon eklenerek yeni nanoelyaflar üretilmiştir. Üretilmiş olan nanoelyafların temas açısı değerleri ölçülmüş ve %10 aktif karbon katkılı nanoelyafın hidrofobikliğinin en fazla olduğu görülmüştür. Yapısı en iyi olan numuneyle aktif karbon katkılı numunelerin su ve yağ emme durumlarını belirlemek amacıyla oluşturulan deney düzeneğinde üzerlerine 2 ml su ve 2 ml yağ damlatılarak test edilmiştir. Sonuç olarak, hidrofobik ve oleofilik özelliğe sahip olan bu malzemenin yağ/su ayırma işlemlerinde kullanılabileceği ispatlanmış ve su kirliliğine neden olan petrol türevli atık polistiren malzemelerinin ise geri kullanıma kazandırılması gerçekleştirilmiştir.