Kompozit membranların yüzey özelliklerinin nanofiltrasyon uygulamalarında seçimlilik ve geçirgenlik üzerine etkileri
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SERKAN ACAR
Danışman: HÜSEYİN DELİGÖZ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Türkçe Özet: Dünya genelinde artan endüstri faaliyetleri ve nüfusa bağlı olarak temiz suya olan talep her geçen gün önem kazanmaktadır. Yenilikçi membran teknolojilerinin geliştirilmesi ve alternatif malzemelerin araştırılması, ülkemiz ve dünya için öncelikli çalışma konularından birini oluşturmaktadır. Tez kapsamında, nanofiltrasyon (NF) uygulamalarında kullanılabilecek, yenilikçi malzemelerin hazırlanması, karakterizasyonu ve artıma performanslarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, iki ayrı yaklaşım sonucunda hazırlanan ürünlerin NF uygulamalarında kullanılabilirlikleri test edilmiştir. Birinci yaklaşımda, ticari ve yaygın olarak kullanılan çeşitli termoplastik yapılı polimerlerden (PE, PA, PP, EVOH) filmler hazırlanarak bir diyaliz hücresinde sırasıyla NaCl, CaCl2, MgCl2 kullanılarak ilgili iyonların geçirgenlikleri süreye bağlı olarak araştırılmış ve elde edilen geçirgenlik değerlerinden de hazırlanan filmlerin seçimlilik faktörleri hesaplanmıştır. İkinci yaklaşımda ise, ticari NF90 ve NF270 destekleri üzerine harman yapılı anyonik polielektrolitlerden elde edilen ince film kompozit membranlar LbL (layer-by-layer) yöntemiyle hazırlanarak, çok tabakalı kompozit membranların 5-10 bar basınçta nanofiltrasyon uygulamasında akı ve Ca+2 ve Mg+2 uzaklaştırımları tespit edilmiştir. Ayrıca tez kapsamında hazırlanan tüm membranların ve filmlerin yüzey karakterizasyonları için SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu Analizi) ve Temas Açısı analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlarda, ticari polimerlerden hazırlanan filmlerin monovalent iyonlara divalent iyonlardan daha yüksek bariyer özellik gösterdiği, α(Na+/Ca+2) değerinin 14,9-16,8 aralığında olduğu ve PE esaslı filmin α(Na+/Mg+2) seçimlilik değerinin 28,8 olduğu belirlenmiştir. PE esaslı filmin, monovalent ve divalent iyonların ayırma işlemi için en uygun film olduğu ve literatür ile karşılaştırılabilir sonuçlar verdiği değerlendirilmiştir. Geçirgenlik ve iyon uzaklaştırım özelliklerinin ticari polimerlerden hazırlanan filmin yüzey özelliklerine ve hidrofilitesine bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. 60 LbL çift tabakalı kompozit membranların akı değerlerinin harman kompozisyonunda PAA artışına bağlı olarak arttığı ve NF270 üzerinde PAH/(%50 PSS-%50 PAA)60'nın 1M MgCl2 çözeltisi kullanılarak, 5 bar'da akı değerinin 5,44 LMH, 10 bar'da ise 7,1 LMH olduğu tespit edilmiştir. Kompozit yapılı membrandaki destek tabakasının türüne bağlı olarak akı değerinin belirgin oranda etkilendiği belirlenmekle birlikte tuz çözeltisi olarak 1M CaCl2 çözeltisi kullanıldığında da akı anlamında benzer sonuçlar görülmüştür. LbL harman yapılı 60 çift tabakalı kompozit membranın iyon uzaklaştırım değerlerinin oldukça yüksek olduğu ve bazı örnekler için %100 oranında gerçekleştiği tespit edilmiştir. Bu kapsamda, NF270 destek tabakası üzerine geliştirilen PVA/(%50 PSS-%50 PAA)60 ürünün Mg+2 uzaklaştırım değeri 5 bar basınç altında %100 ve hazırlanan tüm LbL 60 tabakalı harman yapılı membranların Ca+2 uzaklaştırım değerlerinin, %100 olduğu hesaplanmıştır. Harman yapısındaki PSS oranının arttırılmasının akı değerini düşürmesine karşın, 1M CaCl2 ve 1M MgCl2 çözeltisine karşı divalent iyon uzaklaştırımının 10 bar basınç altında %100 olduğu saptanmıştır.