Characterization of PVC based heterogeneous cation exchange membranes prepared with ionic liquids
İyonik sıvılarla PVC temelli heterojen katyon değiştirici membran hazırlanması ve tanımlanması
- Tez No: 215973
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA DEMİRCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Katyon değişimi, Membran süreci, Membranlar, İyonik sıvılar, Cation exchange, Membrane process, Membranes, Ionic liquids
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ayırma süreçlerinde sıkça yararlanılan membran teknolojisi, birçok alanda yeni malzemeler kullanılarak yapılan gelişmeler sayesinde, geleneksel, yüksek enerji tüketen ve tehlikeli atık içeren, pahalı süreçlere kıyasla daha da yaygınlaşmıştır. Özellikle atık su arıtımı ve atık sulardan ürün eldesi, proses ve içme suyunun hazırlanmasında diğer ayırma teknikleriyle birlikte iyon değiştirici membranlar kullanılmaktadır. Katyon değiştirici membranlar ise, tuzlu sudan içme suyu eldesinden yakıt pillerine, metal kaplamacılıkta atık sudan metal tuzunun geri kazanımından klor-alkali süreçlerine kadar geniş bir kullanıma sahiptir.Bu çalışmanın amacı, iyonik sıvılarla plastikleştirilmiş PVC bağlayıcı içeren kuvvetli asidik, heterojen yapıda katyon değiştirici membranların üretimi ve tanımlanmasıdır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, parlayıcı, patlayıcı olmamaları, yüksek ısıl kararlılıkları, geri dönüşümlü olmaları ve düşük buhar basınçları sebebiyle yeni bir seçenek olarak ortaya çıkan iyonik sıvıların kullanımı ümit vaat edici sonuçlar vermektedir. Bu projede izlenen heterojen yöntemde, iyonik sıvı, plastikleştirici olarak ilk defa membran üretiminde kullanılmıştır.Bu çalışmada, membranlar heterojen yöntem izlenerek üretilmiştir. Bu yöntemde, toz haline getirilmiş iyon değiştirici reçinenin, film oluşturucu malzeme, plastikleştirici ve çözgen içeren çözeltiye dağıtılmasıyla meydana gelen karışım cam üstüne dökülür, film çekme bıçağı ile çekildikten sonra çözgen hava kurutması veya sıcaklık etkisiyle buharlaştırılır. Reçine olarak polistiren-divinilbenzen kopolimer gövde üzerinde sülfonik asit fonksiyonel grup içeren ticari iyon değiştirici reçine, membran destek malzemesi olarak süspansiyon veya emülsiyon PVC, plastikleştirici olarak dioktil ftalat veya fosfonyum bazlı bir iyonik sıvı, çözücü olarak ise siklohekzanon kullanılmıştır.Üretilen membranların kuru ve ıslak ağırlıkları farkından yola çıkarak nem içeriğine bakılmıştır. Kuru ve ıslak yoğunlukları ölçülmüş, ıslak membrandaki su miktarının membranın birim hacmine oranından gözenekliliği hesaplanmıştır. İyon değiştirme kapasitesi membrandaki H+ iyonlarının Na+ iyonları ile yer değiştirme miktarından bulunmuştur. Donnan diyaliz yöntemi ile difüzyon katsayısı hesaplanmıştır. Membranın transport sayısı ise membran geriliminin ölçümü yöntemiyle belirlenmiştir.Üretilen membranların nem içerikleri ortalama ağırlıkça %36 olarak bulunmuştur. Kuru yoğunlukları ortalama 0.93 g/cm3, ıslak yoğunlukları ise yaklaşık 1.07 g/cm3 bulunmuştur. Gözeneklilik değerleri ortalama 0.34, iyon değiştirme kapasitesi ise yaklaşık 1.74 meq-Na+/cm3-kuru membran olarak hesaplanmıştır. Transport sayıları dioktil ftalat bazlı membranlarda ortalama 0.55, iyonik sıvı bazlı membranlarda ise 1.05 civarında bulunmuştur. Membranların Na+ iyonu yayınım katsayıları yaklaşık olarak 4.27x10-5 cm2/s bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Advances in membrane technology, which is used often in separation processes, especially in new materials, can make this technology more competitive with traditional, high-energy intensive, environmentally undesirable and costly processes. Ion exchange membranes are used particularly in waste water treatment and preparation of process and drinking water together with other separation techniques. Cation exchange membranes have been used in various industries such as production of drinking water from sea water, recovery of useful metal salt from waste water in metal plating, production of fuel cells, chlor-alkali processes.The aim of this study is to produce PVC based strong acidic cation exchange membranes and to characterize them. Recent studies show hopeful results regarding ionic liquids, which are one of novel alternatives, since they have low volatility, low melting points, are high-temperature stable, nonflammable.In this research, membranes were prepared by following a heterogeneous method, in which powdered ion exchange resin is dispersed in a solution consisted of a binder, a plasticizer and a solvent. Resulting solution is cast on a glass surface by means of Doctor blade and is left to dry by ambient air or by heating. Suspension polymerized PVC or emulsion polymerized PVC was used as film-forming binder. Dioctyl phthalate or a phosphonium based ionic liquid was used as plasticizer. Cyclohexanone was used as solvent and commercial strong acidic styrene-divinyl benzene cation exchange resin was used as ion exchange particles.Water content of the membranes prepared was found by the difference between their wet and dry weights. Dry and wet densities of the membranes were also measured. Membrane porosities were calculated from volume of free water within membrane per unit volume of wet membrane. Ion exchange capacity was found by the exchange amount of H+ ions with Na+ ions. Diffusivity values of Na+ ions across the membrane were calculated by using Donnan dialysis method. Transport numbers were determined by membrane potential method.Volume percent of water of the membranes prepared was approximately 36% (weight based). Dry densities were around 0.93 g/cm3 while wet densities were about 1.07 g/cm3. Membrane porosity was found approximately 0.34. Ion exchange capacity is around 1.74 meq-Na+/cm3-dry membrane. Transport numbers of DOP based membranes were calculated around 0.55 whereas that of ionic liquid based membranes about 1.05. Diffusivity values of Na+ ions were found approximately 4.27x10-5 cm2/s.
Benzer Tezler
- Farklı kullanım alanları olan pvc karışımlarında bor temelli yanmazlık malzemesinin kullanımı ve karakterizasyonu
Use and characterization of boron-based flame retardant material in pvc mixtures with different application areas
ŞULE EKİZ IŞIK
- PVC karışımlarına biyokütle ve atık polimer temelli grafen içerikli aktif karbon katkılanması ve karakterizasyonu
Biomass and waste polymer based graphene containing activated carbon doping and characterization of PVC blends
GÖKCAN BABA
- Development and characterization of carbon based temperature sensors
Karbon esaslı sıcaklık sensörlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
ÖZGÜR YASİN KESKİN
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA EROL
- Ceviz kabuğu takviyeli PVC matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of walnut shell reinforced PVC matrix composites
MERVE AKÇAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALP EREN ŞAHİN
- Pvc esaslı medikal hortum üretimi, fiziksel, mekanik, termal ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Production of pvc based medical hoses, analysis of physical, mechanical, thermal and biological properties
ÜMİT KURTULMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÜNAL