Investigation of phase inversion behavior of cellulose-ionic liquid solutions in relationship with membrane formation
Selüloz-iyonik sıvı çözeltilerinin faz değişim davranışının membran oluşumuna yönelik incelenmesi
- Tez No: 461932
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
Bu çalışmada faz değişim tekniği ile selüloz-iyonik sıvı sistemlerinden membran üretilmiş ve faz değişiminin termodinamik ve kinetik davranışlarını membran morfolojisi ve performansıyla ilişkilendirilmiştir. Thermodinamik özellikleri incelemek için, polimer-çözücü, polimer-çözmeyen ve polimer-çözücü-çözmeyen etkileşimlerine bakılmıştır. Bunlarla birlikte bahsedilen etkileşimler için Hansen çözünürlük parametreleri de göz önünde bulundurulmuştur. Kinetik kısımda faz değişim hızı ölçülmüş elde edilen membranlar morfoloji, kristallik ve ayırma performanslarına bakılarak karakterize edilmişlerdir. Selüloz, selloz asetat ve polieter sülfon (PES) membranların ayrıma performansları ve SEM görüntülerine şunlar söylenebilir: çözücü sadece iyonik sıvı (1-etil-3-metilimidazolyum asetat, EMIMAc) olduğu durumlarda ve de çözmeyenin etanol yerine su olduğu durumlarda oluşan membranın seçici geçirgen tabakası daha sıkı olmaktadır. Selüloz çözeltisine iyonik sıvıyla 1:1 oranında katılan dimetil sülfoksit (DMSO), selüloz membranların Bromotimol Mavisi tutma oranı %40 civarından %20'ye düşmüş 1:2 oranında eklenince ise tutma oranı yaklaşık %10'a inmiştir. Tutma oranları ethanolde çöktürülerek elde edilen selüloz membranlar için %7'yi geçememiştir. Ayrıca membranlar kurutulduğunda Bromotimol mavisi tutma oranları bütün selüloz membranlar için %80'e çıkmış saf ethanol geçirgenlikleri ise yaklaşık 70 L/m2.h.bar'dan 1 L/m2.h.bar civarına düşmüştür. Bununla birlikte selüloz membranların XRD ölçümleri, membran çözücüsünün sadece EMIMAc olduğu ve çözmeyenin su olduğu şartlarda daha çok kristallenmeye işaret etmektedir. Çözünürlük parametreleri selüloz için EMIMAc'ın EMIMAc-DMSO karışımından daha iyi bir çözücü olduğunu işaret etmektedir. Bu durum diğer polimerler için ise tam tersidir. Bulutlanma noktası ve şişme testleri selüloz içeren sistemler için suyun daha zayıf bir çözmeyen olduğunu göstermektedir. Bunula birlikte, bulutlanma noktası testleri, şişme testleri ve çözünürlük parametre hesaplamaları suyun selüloz asetat ve PES için daha güçlü bir çözmeyen olduğunu işaret etmektedir. Mikroskop ile faz değişim gözlemleri sırasında etanolün çözmeyen olduğu her durumda faz değişim cephesinin sudan daha yavaş olduğu görülmüştür. Ancak beklenildiği gibi düşük vizkoziteli, DMSO içeren çözeltilerde daha yüksek faz değişim hızı gözlemlenmemiştir. Bu durum faz değişim cephesi hızlarında viskozitenin yanı sıra başka faktörlerin de rol oynadığını göstermektedir. Işık geçirgenliği ölçümleri ise polimer çözeltisisnin çökelme hızından çok membran porozitesini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Cellulose membranes were produced from ionic liquid solutions by phase inversion technique and thermodynamic and kinetic aspects of the process were investigated to relate these to membrane morphology and performance. In thermodynamics part, polymer-solvent, polymer-nonsolvent and polymer-solvent-nonsolvent interactions were examined experimentally, together with Hansen solubility parameter estimations. Kinetics part consisted of measuring phase inversion rate. Obtained membranes were characterized by their morphology, crystallinity and separation performances. Performances and SEM images of cellulose, cellulose acetate and poly(ether sulfone), PES, membranes show that when amount of ionic liquid (1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, EMIMAc) increased in the polymer solution and when the coagulation media is water rather than ethanol, membranes have denser selective layer. Bromothymol Blue retentions of non-dried cellulose membranes drop from 40% to 20% as dimethyl sulfoxide (DMSO) is added to the polymer solution in 1:1 ratio with ionic liquid and when it is added in 1:2 ratio retention reduced to approximately 10%. Rejections are not more than 7% for membranes obtained from coagulation in ethanol. Additionally when membranes were dried, Bromothymol Blue retentions increased to ca. 80% for all cellulose membranes while pure ethanol permeance drops to approximately 1 L/m2.h.bar from around 70 L/m2.h.bar. XRD measurements of cellulose membranes indicate the highest crystallinity in membranes prepared from EMIMAc only and coagulated in water. Solubility parameters estimate that solvent quality of EMIMAc is higher for cellulose than EMIMAc-DMSO mixtures, while it is opposite for cellulose acetate and PES. The nonsolvent quality of water is found to be lower for cellulose solutions indicated by cloud point measurements and swelling tests. Cloud point and swelling test measurements and solubility parameter estimations agree that water is a stronger nonsolvent for cellulose acetate and PES. Phase inversion rates from microscope observations are always lower when the nonsolvent is ethanol. However not seeing higher front rates in lower viscosity DMSO containing solutions, imply that phase inversion front rates do not only depend on viscosities for these solutions. Light transmission measurements, on the other hand, show more reliable results on membrane porosity rather than precipitation rate of polymer solution
Benzer Tezler
- Polivinil prolidon katkılı polisülfon membranlarda üre ve kreatinin difüzyonu
Başlık çevirisi yok
TUBANUR KARAKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL TANTEKİN (ERSOLMAZ)
- Hemodiyaliz amaçlı poliakrilonitril membranlar hazırlanması
Preparation of polyacrylonitrile membranes for hemodialysis application
GAMZE BEHMENYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL TANTEKİN (ERSOLMAZ)
- Experimental investigation and modelling on viscoelastic behaviour of cellulose acetate, acetone and formamide solutions
Selüloz asetat, aseton ve formamit içeren çözeltilerin viskoelastik davranışlarının incelenmesi ve modellenmesi
MİNE İNAL
Doktora
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DEMİRCİOĞLU
- Stbm/vangl (strabismus/vangogh like) gen ekspresyonunun hepatosellüler kanser hücre dizilerinde hücre davranışı üzerine olan etkileri
The effects of stbm/vangl (strabismus/van gogh like) gene expression on cell behaviour in hepatocellular cancer cell lines
GÖKHAN OZAN ÇETİN
Doktora
Türkçe
2006
Moleküler TıpDokuz Eylül ÜniversitesiTıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MERAL SAKIZLI
PROF.DR. UĞUR YILMAZ
- Bazı tiyoüre bileşikleri kullanılarak mikro kapsüllerin hazırlanması ve sorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Preparation and characterization of magnetic polysulfone/ thiourea microcapsules and its application for the Cr(III) removal
SULTAN KAYA