The effect of gelation bath composition on the performance of cellulose acetate (CA) membranes casted with different solvent volume fractions
Jelleşme banyosu bileşiminin değişik çözücü hacim oranlarında çekilen selüloz asetat (CA) membranların performansına etkisi
- Tez No: 202101
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA DEMİRCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Asimetri, selüloz asetat membran, ters ozmoz, jelleşme banyosu, makro gözenek, Asymmetry, cellulose acetate membrane, reverse osmosis, gelation bath, macro pores
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Bu tezde, asimetrik sentetik polimerik membran üretim yöntemlerinden biri olan çözücü buharlaştırma sürecinin ve jelleşme banyosu içeriğinin elde edilen membran yapısı ve ters ozmoz (TO) başarımına olan etkisi araştırılmıştır. Üretim parametreleri, istenen ayırma seviyelerini yakalamak açısından çok önemlidir. Membran gözenek yapısı, elde edilen membran başarımlarını doğrudan etkiler. Polimer çözeltisinden film çekme adımından sonra gelen çözücü buharlaştırma adımı TO membranlarının en önemli özelliği olan asimetrik yapının oluşmasından sorumludur. Buharlaştırma adımının ardından gelen jelleşme adımı, membranın geçirgenliğini etkileyen destek tabakası gözenek yapısının oluşumundan ve membranın mekanik dayanımının varlığından sorumludur. Membranlar hazırlanırken selüloz asetat, polimer, aseton, çözücü, formamid gözenek yapıcı olarak kullanılmıştır. Çözmeyen (NS) olarak ise su (NS1) ve gliserin (NS2) kullanılmıştır. Membranlar kesikli olarak hazırlanmıştır. Bu çalışmada öncelikle, çeşitli buharlaştırma sürelerinde membranlar üretilmiş ve yüksek basınçlı TO test düzeneğinde denenerek en iyi buharlaştırma süresi belirlenmiştir. Daha sonra, jelleşme banyosu içeriğinin membran gözenek yapısına etkisini gözlemek için, belirlenen VI buharlaştırma süresinde hazırlanan membranlar değişik çözmeyen banyolarında jelleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, su, tek başına çözmeyen olarak kullanılmıştır. Jelleşme, 90 dakika süre ile 1°C sıcaklıkta gerçekleştirilmiş, oluşan membranlar 86°C sıcaklıkta 6 dakika boyunca tavlanmıştır. Buharlaştırma süresi 15 ile 130 saniye arasında değiştirilerek yapılan deneylerin sonucunda, en iyi buharlaştırma süresi olarak %96.56 tuz giderim başarımına sahip membranların elde edildiği 110 saniyelik süre seçilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında en uygun olarak belirlenen 110 saniyelik buharlaştırma süresi sabit tutularak, çözmeyen olarak, hacmen %25-50-75-100 gliserin içeren, gliserin-su karışımları kullanılmıştır. Jelleşme banyosu içeriği aynı zamanda tavlama banyosu içeriği olarak kullanılmıştır. Jelleşme adımı 25°C sıcaklıkta, gliserinin erime noktası olan 17.8°C sıcaklığın üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bilgimiz dahilinde literatürde bugüne kadar selüloz asetat ters ozmoz membranların üretiminde çözmeyen olarak kullanılmamıştır. Membranların yapısal analizleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak yapılmıştır. Membran gözenek yapısı, SEM fotoğraflarından yararlanılarak incelenmiştir. Denenen tüm buharlaştırma süreçleri sonucunda elde edilen membranlarda, makro gözenek yapılarının oluştuğu SEM fotoğraflarından tespit edilmiştir. Ancak, buharlaştırma süresi artarken makro gözenek çaplarının küçüldüğü ve makro gözeneklerin aktif tabaka yüzeyine yaklaştıkları görülmüştür. Etken ve destek tabakaların yüzeyleri AFM görüntüleri ile gözlenmiştir. Etken tabaka incelenirken, buharlaştırma süresi arttıkça, SEM görüntülerinde de görülen etken yüzeye yaklaşan makro gözeneklerin, yüzey pürüzlülüğünün de arttığı tespit edilmiştir. Destek tabaka incelenirken ise, buharlaştırma süresi artırılırken daha küçük gözenekli yapıya sahip membranların elde edildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effect of the solvent evaporation process which is one of the asymmetric synthetic polymeric membrane production methods and the effect of gelation bath composition on resulting membrane performance and structure were investigated. The production parameters are very important to be able to have desired separation levels. The pore structure of the membranes is directly effective on the resulting membrane performance. The solvent evaporation step which is coming after the polymer film casting step is of importance in the case of the formation of the asymmetric structure that is the main property of reverse osmosis (RO) membranes. The gelation step, which is after the evaporation step, is responsible for the formation of pore structure in support layer which affects permeability and mechanical resistance of the membranes. In this study, membranes were prepared with cellulose acetate (CA), acetone and formamide which are as polymer, solvent and pore forming agent (swelling agent, flux promoter), respectively. Nonsolvents (NS) used are water (NS1) and glycerin (NS2). Membranes were produced by batch process. With this thesis, firstly, optimum solvent evaporation time was determined by testing the membranes which were produced with VIII different solvent evaporation times, with an RO test cell having high pressure pump system. Secondly, membranes were produced at the selected evaporation time and gelation bath composition was changed to observe the pore structure of the membranes. In the first step of the project, water was used alone in both gelation and annealing baths. Gelation step was performed for 90 min. at 1°C and membranes were annealed for 6 min. at 86°C. Membranes were produced changing the evaporation time between 15 and 130 seconds. Consequently, the period of 110 sec., in which the membranes with a salt rejection of 96.56% were formed, was selected as optimum evaporation time. In the second step, using 110 sec. evaporation time, water-glycerin mixtures were used as Nonsolvents with glycerin contents of 25-50-75-100 v%. The composition of annealing bath was selected as the same as that of gelation bath. Gelation was performed at 25°C which is above enough than the melting point of glycerin, 17.8°C. As far as it is known, glycerin has not used as non solvent for the preparation of cellulose acetate membranes. Structural analysis of resulted membranes was performed by the help of both scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The pore structures of the membranes were analyzed using SEM. Macro pore structures were observed in membranes produced at all evaporation times. Also, found that as the evaporation time increases macro pore diameter decreases and macro pores come closer to active layer surface. Surfaces of both active and support layers in the membranes were analyzed with AFM. When active layers of the resulted membranes were investigated, it was found that as the evaporation time increased, macro pores approaching the active surface, which were seen from SEM micrographs, surface roughness was increased. When support layers of the resulted membranes were investigated, it was found that as the evaporation time increased, support layers with smaller pores were obtained.
Benzer Tezler
- Ayçiçeği tablalarından pektin eldesine pektin kalitesini etkileyen faktörler ve konu ile ilgili teknolojik öneriler
The Factors effecting the quality of pectin in the production of sunflower head pectin and the evaluation of the related technological problems
E.ÖZGÜL EVRANUZ
- Tuning mechanical properties of hydrogels
Başlık çevirisi yok
OYA USTAHÜSEYİN
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve TeknolojisiJohannes Gutenberg-Universität MainzDr. ARANZAZU DEL CAMPO
- Controlled release of tetracycline hydrochloride from copolymer/gelatin nanofibers
Kopolimer/jelatin nanoliflerinden tetrasiklin hidroklorür antibiyotiğinin kontrollü salımı
AYŞE METİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Uygulandığı ortamda jelleşen oftalmik formülasyonlar üzerinde çalışmalar
Studies on in situ-gelling ophthalmic formulations
PINAR ADISANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAMER GÜNERİ
- Transglutaminaz uygulanmış kazeinomakropeptidin fizikokimyasal özelliklerinin karakterizasyonu
Characterization of physicochemical properties of caseinomacropeptide treated with transglutaminase
SOLMAZ MOHAMMADIPOUR MAVAZEKHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ