Geri Dön

Sulardan per-polifloroalkil maddelerinin arıtılabilirliğinin araştırılması

Investigation of the removal of per-polyfluorinated substances from water

PDF İndir

  1. Tez No: 1011914
  2. Yazar: ORUÇ KAAN TÜRK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇAKMAKCI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Membran teknolojileri, İçme suyu, Membrane technologies, Drinking water
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS), yüksek kimyasal kararlılıkları, çevresel kalıcılıkları, biyobirikim potansiyelleri ve sağlık üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle su arıtımında büyük bir zorluk teşkil etmektedir. Perflorooktan sülfonik asit (PFOS) ve perflorooktanoik asit (PFOA) gibi PFAS bileşikleri konvansiyonel arıtma yöntemleriyle etkin bir şekilde giderilememekte ve bu nedenle, Avrupa Birliği (AB), Dünya Sağlık Örgütü (WHO) ve Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA) gibi otoriteler tarafından belirlenen limit değerlerin sağlanabilmesi için ileri arıtım teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) gibi ileri arıtım teknolojileri PFAS gideriminde etkili olmakla birlikte, maliyetleri uygulanabilirliklerini sınırlamaktadır. Ultrafiltrasyon (UF) membranları ise daha ekonomik olmalarına rağmen gözenek yapıları nedeniyle yeterli performans gösterememektedir. Bu çalışmada, düşük basınçta çalışan UF membranlarının PFAS giderimini artırmak amacıyla yüzey kimyası temelli bir modifikasyon stratejisi uygulanmıştır. Farklı moleküler ağırlık kesme noktalarına (MWCO) ve polimerik yapılara sahip UF membranları (UP150–PES, UV150–PVDF ve UP020–PES), poli(akrilik asit) (PAA) ve poli(alilamin hidroklorür) (PAH) kullanılarak daldırmalı kaplama tekniğiyle yedi katmanlı olarak modifiye edilmiştir. Yüzey değişimleri temas açısı, zeta potansiyeli, Taramalı Elektron Mikroskobu–Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (SEM–EDX), Zayıflatılmış Toplam Yansıma-Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (ATR-FTIR), porozite ve MWCO analizleri ile belirlenmiştir. Sonuçlar, kaplama sonrası tüm UF membranlarında hidrofilitenin arttığını, MWCO ve porozitenin azaldığını, zeta potansiyelinin yaklaşık iki kat daha negatif hale geldiğini göstermiştir. 150 ve 20 kDa MWCO değerlerine sahip olan UF membranlarının PFAS giderim performansı yüzey modifikasyonu ile sırasıyla yaklaşık on kat ve üç kat artmıştır. Özellikle PAA/PAH-UP020 membranı, NP030 NF membranına yakın performans göstermiştir. Moleküler yapı ve hidrofobik karakter farklılıkları nedeniyle PFOS, PFOA'ya kıyasla daha yüksek oranda giderilmiştir. Artan işletme basıncı, süzüntü akısını artırarak elektrostatik etkileşimleri zayıflatmış ve giderimde sınırlı düşüşe yol açmıştır. En yüksek verim (%87–90) BW30XLE RO membranında elde edilirken AB (∑PFAS20≤100ng/L & ∑PFAS≤500ng/L) ve WHO (∑PFASPFOA+PFOS≤100ng/L & ∑PFAS≤500ng/L) limitleri sağlanmıştır. PAA/PAH-UP020 ve NP030 membranları ise bu limitlere yaklaşmış, ancak yüksek PFAS konsantrasyonlarında sınır değerleri karşılayamamıştır. Bulanıklık tüm membranlar tarafından etkin bir biçimde giderilirken, kaplama işleminin TOK giderimini belirgin şekilde iyileştirdiği ve özellikle 72 saatlik çalışmada TOK gideriminin daha da arttığı gözlemlenmiştir. Karakterizasyon sonuçları, PFAS gideriminin adsorpsiyondan çok elektrostatik itme ve boyut dışlama mekanizmalarına dayandığını göstermiştir. Sonuç olarak, yüzey özellikleri modifiye edilen UF membranlarının düşük basınçta çalışan, ekonomik ve etkili bir PFAS giderim potansiyeli sunduğu ortaya konmuştur.

Özet (Çeviri)

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) pose a significant challenge in water treatment due to their high chemical stability, environmental persistence, potential for bioaccumulation, and adverse health effects. PFAS compounds such as perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA) cannot be effectively removed using conventional treatment methods and therefore, advanced treatment technologies are required to meet the limit values established by authorities such as the European Union (EU), the World Health Organization (WHO), and the U.S. Environmental Protection Agency (EPA). While advanced treatment technologies such as nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) are effective in PFAS removal, their costs limit their feasibility. Although ultrafiltration (UF) membranes are more economical, they fail to deliver sufficient performance due to their pore structures. In this study, a surface chemistry based modification strategy was applied to enhance PFAS removal in UF membranes operating at low pressure. UF membranes with different molecular weight cut-offs (MWCO) and polymeric structures (UP150–PES, UV150 –PVDF, and UP020–PES) with different molecular weight cut-offs (MWCO) and polymeric structures were modified using a seven-layer dip-coating technique with poly(acrylic acid) (PAA) and poly(allylamine hydrochloride) (PAH). Surface changes were analyzed using contact angle, zeta potential, Scanning Electron Microscopy–Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM–EDX), Attenuated Total Reflectance–Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR), porosity, and MWCO measurements. The results showed that after coating, hydrophilicity increased in all UF membranes, MWCO and porosity decreased, and the zeta potential became approximately two times more negative. The PFAS removal performance of the UF membranes, which had MWCO values of 150 and 20 kDa, increased by approximately tenfold and threefold, respectively, with surface modification. Particularly, the PAA/PAH-UP020 membrane demonstrated performance close to that of the NP030 NF membrane. Due to differences in molecular structure and hydrophobic character, PFOS was removed at a higher rate compared to PFOA. Increased operating pressure enhanced the permeate flux, thereby weakening electrostatic interactions and leading to a limited decrease in removal. The highest efficiency (87–90%) was achieved with the BW30XLE RO membrane, while meeting the EU (∑PFAS20 ≤100 ng/L & ∑PFAS≤500 ng/L) and WHO (∑PFASPFOA+PFOS ≤100 ng/L & ∑PFAS≤500 ng/L) limits. The PAA/PAH-UP020 and NP030 membranes approached these limits but failed to meet the regulatory values at high PFAS concentrations. While turbidity was effectively removed by all membranes, it was observed that the coating process significantly improved Total Organic Carbon (TOC) removal, and that TOC removal further increased particularly in the 72-hour study. Characterization results indicated that PFAS removal was based on electrostatic repulsion and size exclusion mechanisms rather than adsorption. In conclusion, it was demonstrated that UF membranes with modified surface properties offer an economical and effective PFAS removal potential operating at low pressure.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    53445

    Erken Hristiyan ve ilk Bizans resim ve kabartma sanatında kaynak ve okullar (2 cilt)

    Sources and school of painting and sculpture during the early Christian and first Byzantine period

    AHMET MEHMET KİPMEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Güzel SanatlarMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi

    PROF.DR. SEMRA GERMANER

  2. Tez No

    777845

    Zeolit ve talaşın atık sulardan azot ve fosfor giderim performansının belirlenmesi

    Determination of the nitrogen and phosphorus removal performance of zeolite and sawdust in wastewater

    GENAR ATICI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    ZiraatErciyes Üniversitesi

    Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ALİ İRİK

  3. Tez No

    304806

    Sulardan ağır metallerin uzaklaştırılmasında fındık kabuğu kullanımının model sistemler ile araştırılması

    Study of removal of heavy metals from aqueous solutions by utilizing hazelnut shell in model systems

    EVREN GÖLGE

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Gıda MühendisliğiEge Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLDEN OVA

  4. Tez No

    460939

    Atık sulardan ağır metal iyonlarını uzaklaştırmak için modifiye edilmiş mantar-kriyojel kompozit adsorbentlerinin sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of modified fungi-cryogel composite system for heavy metal removal from waste water

    NİHAL KORKMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Bilim ve TeknolojiGazi Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. CEREN HAKTANIR

  5. Tez No

    201071

    Atık sulardan kurşun(II) ve bakır(II) iyonlarının yumurta kabuğu ile uzaklaştırılması ve optimum koşulların belirlenmesi

    Lead(II) and copper(II) remove from aqueous solution by adsorption onto egshells and to determine optimum conditions

    BURCU FIRAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. H. CANAN CABBAR

Geri Dön