Geri Dön

Measurement and modeling of thermodynamic and kinetic data of membrane-forming systems

Membran oluşturan sistemlerin kinetik ve termodinamik verilerinin ölçülmesi ve modellenmesi

  1. Tez No: 202142
  2. Yazar: MİNE ÖZGE ARSLAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SACİDE ALSOY ALTINKAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 160

Özet

Gözenekli ve asimetrik polimerik membranların hazırlanmasında, üçlü sistemleri (çözücü olmayan/çözücü/polimer) de içeren faz dönüümü yöntemi kullanılır. Üçlü sistemler için termodinamik ve kinetik data, membran oluum mekanizmalarının anlaılması, membran hazırlama koullarının deitirilmesi, ve membran yapılarının tahmin edilebilmesi için gereklidir. Bu çalımada, polisülfon (PSf)/1-metil-2-pirolidinon (NMP)/su, PSf/tetrahidrofuran (THF)/su, PSf/NMP/etanol, PSf/THF/etanol, polimetilmetakrilat (PMMA)/aseton/su, PMMA/THF/su, PMMA/aseton/formamid ve PMMA/THF/formamid sistemlerine ait bulanım noktaları, polimer çözeltilerinin, çözücü olmayan bileenler ile çözeltide bulanıklık gözlemlenene kadar titrasyonuyla ölçülmütür. Binodal erileri, sabit etkileim parametreleri kullanılan Flory Huggins teorisiyle hesaplanmıtır. Teorik olarak hesaplanan binodal erilerinin, deneysel bulanım noktaları ile uygunluk gösterdii bulunmutur. Sıvı sıvı denge datasına ilaveten; su, etanol ve kloroformun denge izotermleri ve difüzyon katsayıları manyetik askılı terazi kullanılarak bulunmutur. Kinetik çalımaların sonucu göstermitir ki, suyun polisülfon içindeki difüzyonu Fickian difüzyon göstermektedir; öte yandan etanol ve kloroformun difüzyonunda non-Fickian difüzyon gözlenmitir. Difüzyon katsayılarını elde etmek için, su sorpsiyonuna ait kinetik data, Fickian difüzyon modeli kullanılarak analiz edilmitir. Non- Fickian sorpsiyon kinetikleri ise polimer rölaksasyonları ve Fickian difüzyonunu içeren matematiksel bir modelle yorumlanmıtır. Sorpsiyon overshootlarını da içeren non-Fickian sorpsiyonu baarılı bir ekilde modellenmitir ve model, difüzyon katsayılarının ve rölaksasyon zamanlarının elde edilebilmesini salamıtır. Penetrantların polisülfon içindeki difüzivitelerinin u sırada azaldıı bulunmutur: Su > Kloroform > Etanol. Etanol ve kloroformun denge izotermleri, sabit etkileim parametreleri kullanılan klasik Flory Huggins termodinamik teorisi ile baarılı bir ekilde tanımlanmıtır. Bu teorinin konsantrasyona baımlı etkileim parametreleri için modifiye edilmi versiyonu, suya ait denge izotermlerinin ilikilendirilmesinde kullanılmıtır. Vrentas Duda free volume teorisi, 30°C ve 40°C'deki suya ait difüzyon datasına uygulanabilmitir fakat etanol ve kloroformun difüzyon datasına uygulanabilirlii baarılı olmamıtır.

Özet (Çeviri)

Phase inversion process involving a ternary system (nonsolvent/solvent/ polymer) is frequently used to prepare porous and asymmetric polymeric membranes. The thermodynamic and kinetic data for the ternary system are required to understand membrane formation mechanisms, change the preparation conditions and predict the final structure of the membranes. In this study, cloud point curves for polysulfone (PSf)/1- methyl-2-pyrrolidinone (NMP)/water, PSf/tetrahydrofurane (THF)/water, PSf/NMP/ ethanol, PSf/THF/ethanol, polymethyl methacrylate (PMMA)/acetone/water, PMMA/ THF/water, PMMA/acetone/formamide and PMMA/THF/formamide systems were measured by titrating polymer solutions with nonsolvents until the onset of turbidity. Binodal curves were calculated by using the Flory Huggins theory with constant interaction parameters. Theoretical ternary phase diagrams were found to be in good agreement with experimental cloud point data. In addition to liquid liquid equilibrium data, sorption isotherms and diffusion coefficients of water, ethanol and chloroform were measured by using a magnetic suspension balance. Results of kinetic studies have shown that water sorption in PSf films exhibits Fickian diffusion while anomalous diffusion is observed for ethanol and chloroform sorption. The kinetic data for water sorption was analyzed using a simple Fickian diffusion model to determine the diffusion coefficients. On the other hand, anamalous sorption kinetics were interpreted by a mathematical model involving independent contributions from Fickian diffusion and polymer relaxations. The model successfully fits non-Fickian anomalies including sorption overshoot and allows to determine diffusion coefficients and relaxation times. Diffusivities of penetrants in PSf was found to decrease in the following order: Water > Chloroform > Ethanol. Equilibrium sorption isotherms of ethanol and chloroform are well described by classical Flory Huggins thermodynamic theory with constant interaction parameters. A modified version of this theory for concentration dependent interaction parameter is used to correlate the sorption isotherm of water. Vrentas Duda free volume theory is able to correlate diffusivity data of water collected at 30°C and 40°C while the theory fails to correlate the diffusivities of ethanol and chloroform both of which were determined from diffusion-relaxation model.

Benzer Tezler

  1. Fischer-tropsch ile hafif olefin üretimi prosesi için kinetik modelleme ve optimizasyon çalışması

    Kinetic modeling and optimization study for light olefin production process with fischer-tropsch

    SELİN ERTUNAN GÜMÜŞBOĞA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR

  2. Atmosferik sınır tabakanın yüksek mertebe kapama yöntemi ile bir boyutlu modellenmesi

    Başlık çevirisi yok

    ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. SÜREYYA ÖNEY

  3. Bıyokütle-kömür karısımlarının yanmasının incelenmesi

    Investigation of co-firing coal and biomass blends

    CANSU DENİZ CANAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE

    PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM

  4. Aktif karbon ile çevre kirletici bazı unsurların giderilmesi

    Removal of enviromental pollutants by using activated carbon

    İLKÜN ORBAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. REHA YAVUZ