Bilimsel İlerleme: RuO2 Katkılı Membranlarla Atık Suların Temizlenmesi

Su, bu yüzyılın en stratejik kaynaklarından biri olarak insanlık ve tüm ekosistem için hayati bir öneme sahip. Ancak, insanlar yeryüzündeki tatlı suyun sadece %1'ini kullanabiliyorlar. Son yüzyılda ise artan nüfus, endüstriyel tarım, sanayileşme ve plansız kentleşme gibi faktörlerle birlikte su kaynakları azalıyor. Dünya genelinde 80 ülke su sıkıntısı çekerken, 844 milyon insan içme suyuna erişemiyor. Temiz suya ulaşamayan 2,1 milyar insan var ve 4 milyar insan yılda en az bir ay şiddetli su kıtlığı yaşıyor.

Endüstriyel atık sular dünya açısından büyük bir sorun teşkil ediyor. Bu sular genellikle tehlikeli makromoleküller ve çevre dostu olmayan kirleticiler içeriyor. Mezbahaneler, deri ve süt ürünleri endüstrileri gibi sektörlerin atık sularında istenmeyen düzeyde protein bulunuyor. Bu durum, suyun temizlenmesi için proteinlerin uzaklaştırılmasını da gerekli kılıyor. Bu sorunların üstesinden gelmek için atık suların arıtılması ve yeniden kullanılabilir hale getirilmesi için yeni teknolojilerin geliştirilmesi büyük önem taşıyor. Fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma yöntemleri, atık suların temizlenmesinde yaygın olarak kullanılıyor. 

RuO2 ile PES Membranları: Atık Suların Temizlenmesinde Yenilik

Membran prosesleri, yüksek kalitede su elde etmek ve atık suları arıtmak için önemli bir tekniktir. Polietersülfon (PES) polimeri, bu membranların üretiminde sıkça kullanılır. Ancak, PES'in doğal hidrofobik yapısı su akışını ve kirlenme önleme özelliklerini kısıtlar. Bu sorunu çözmek için metal oksit nanomalzemeler, özellikle de RuO2, PES polimerine katılarak membranların performansını artırabilir. RuO2, doğada çözünmeyen bir yapıya sahip ve geniş bir pH aralığında (3-11) yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahiptir. Ayrıca, 0,1 M HCl varlığında dahi çözünmeyen özelliklere sahiptir. Bu özelliklerinden dolayı, RuO2 katkılanmış PES polimeri, şimdiye kadar rapor edilmedi. Alana önemli bir katkı sunmak isteyen araştırmacılar atık sulardan diğer kirliliklerin giderilmesi için kullanılan PES polimerini, proteinleri uzaklaştırmak ve kirlenmeyi önleme özelliğini arttırmak için RuO2 katkılı membranları hazırlamayı amaçladı. 

Bu amaçla, farklı oranlarda (%0.5, 0.75 ve 1.0) RuO2 içeren PES membranları dahil oldu. RuO2 parçacıklarının eklenmesi, membranın hidrofilikliğini artırarak suyun membranı daha etkin bir şekilde geçmesini sağladı. Ayrıca, RuO2 katkısıyla membranların gözenekliliği artarken gözenek boyutları azaldı. Termal analiz çalışmaları, membranların 100°C'ye kadar dayanıklı olduğunu gösterdi.

RuO2 Membranlar ile Su Kıtlığını Önleyebiliriz!

Üretilen membranlar sayesinde, atık suları arıtıldı ve Bovin Serum Albumin (BSA) proteini ayrıştı. RuO2 katkısı membranın kirlenmeyi önleme etkilerini artırdı. RuO2 parçacıkları, membran yüzeyinde bir hidrasyon katmanı oluşturarak BSA'nın membrana yapışmasını önledi ve bu sayede membranın uzun süreli kullanımı mümkün oldu. Kompozit membranlara eklenen RuO2 miktarının artmasıyla BSA filtreleme özelliği arttı ve optimum katkı oranı % 0.75 RuO2 oldu.

Elde edilen sonuçlar, RuO2 katkılı PES membranların, evsel ve endüstriyel atık suları arıtarak kimyasal, biyolojik kirliliklerin yanı sıra proteinleri de uzaklaştırarak temiz su elde etme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Çalışmanın sonuçları su kıtlığının önlenmesi için önemli bilgiler içeriyor.