Developing a biological nox removal system by using hollow fiber membrane biofilm reactor
Hollow fiber membran biyofilm reaktör kullanarak biyolojik nox giderim sistemi geliştirilmesi
- Tez No: 620841
- Danışmanlar: DOÇ. DR. PINAR ERGENEKON
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Çevre Mühendisliği, Biotechnology, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu çalışma, baca gazı emisyonlarındaki azot oksit (NO) kirliliğinin giderilmesi için biyolojik bir hava kirliliği kontrol teknolojisinin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Arıtma teknolojisi, NO'nun yüksek kütle transfer verimine sahip içi boşluklu lif membran biyofilm reaktör (HFMB) kullanılarak biyolojik denitrifikasyon ile azot gazına indirgenmesine dayanmaktadır. Bu amaçla iki farklı membran malzemesi kullanılarak hazırlanan biyoreaktörlerde NO giderimi araştırılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında mikro gözenekli PVDF membran, NO ile bağ yaptığı bilinen demir porfirin ile modifiye edilerek reaktörde kullanılmıştır. Bu sayede, NO içi boşluklu lif membran içerisinden dışarıdaki biyofilm ve suya doğru transfer olurken demir porfirin ile yapacağı bağ yardımıyla reaktörde kalış süresi arttırılacaktır. Modifiye edilen membran yüzeyi temas açısı ölçer, FTIR, SEM, EDS ve XPS teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Maksimum verim modifiye edilmiş PVDF ile %97.7, modifiye edilmemiş PVDF membran biyofilm reaktörde ise %86.3 olarak elde edilmiştir. 403.1 mg/m2·gün NO giriş yükleme hızlarında porfirin modifiyeli PVDF membrane biyofilm reaktör, NO giderim hızını 348 mg NO/m2·gün'den 372.1 mg NO/m2·gün'e arttırmıştır. 16S rRNA tür analizi sonucunda reaktör içerisinde Dysgonomonas gadei'nin baskın bir tür olduğu gözlenmiştir. İkinci aşamada ise gözeneksiz PDMS membran kullanılarak farklı gaz işletme şartlarında membran biyofilm reaktörün NO giderim performansı incelenmiştir. Membran biyofilm reaktörler açık uçlu ya da kapalı uçlu olarak işletilebilmektedir. Bu çalışmada membran biyofilm reaktörün kesikli olarak açık uç, kapalı uç şeklinde dönüştürülerek biyolojik NO denitrifikasyonunda kullanılması için önerilmiştir. Maksimum giderim verimi %91 ve giderim hızı 40 mg NO/m2·gün olarak elde edilmiştir. Reaktörün gaz besleme modu sürekli açık uçlu işletilmesi yerine kesikli olarak açık uç/kapalı uç şeklinde değiştirildiğinde giderim verimine %51 oranında katkı sağladığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
This dissertation aims to develop a new biological air pollution control technology for the treatment of NO in flue gases. The technology based on biological reduction of NO to nitrogen in a hollow fiber membrane biofilm reactor (HFMB) which provides higher mass transfer efficiency. In this dissertation, NO removal performance of HFMB designed with two different membrane materials was investigated. In the first part of the study, microporous PVDF membrane modified with iron-porphyrin, which has high affinity to NO, was used in the reactor. Thus, the retention time of NO during diffusion from lumen of the hollow fiber towards biofilm and liquid side can be increased in the reactor via binding to iron-porphyrin. Surface of the modified membrane was characterized by contact angle goniometer, FTIR, SEM, EDS, and XPS. The maximum removal efficiency of modified PVDF and unmodified PVDF based HFMB was achieved as 97.7% and 86.3%, respectively. Porphyrin modified PVDF based HFMB increased the elimination capacity from 348 mg NO/m2·day to 372.1 mg NO/m2·day at an inlet NO loading rate of 403.1 mg/m2·day. As a result of 16S rRNA gene sequencing analysis, Dysgonomonas gadei was observed as the most predominant species in the reactor. In the second part of the study, non-porous PDMS mebrane was used to investigate NO removal performance of HFMB under different gas supplying mode. Membrane biofilm reactor can be operated in open-end and closed-end gas supplying mode. In this study, periodic change of gas supplying mode from open-end to closed-end of HFMB for NO denitrification was suggested. The maximum removal efficiency was achieved as 91% with an elimination capacity of 40 mg NO/m2·day. The change in gas supplying strategy from continous open-end mode to periodical open-end/closed-end mode enhanced the removal efficiency an additional 51%.
Benzer Tezler
- Azot oksitlerin jet-loop reaktörde kimyasal ve biyokimyasal arıtımının incelenmesi
An investigation of chemical and biochemical NOx removal in a jet-loop reactor
NALAN İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR ERGENEKON
- NOx gideriminde kullanılmak üzere porfirin kaplı membran geliştirilmesi
Developing porphyrin modified membranes to be used in NOx removal
OSMAN CAHİT DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
KimyaGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR ERGENEKON
- Yapı malzemesi ve çevre etkileşimi
Building materials and their relationship with environment
ALİ YALÇINKAYA
- Alkol yakıtların buji ateşlemeli motorlarda kullanımının performans ve emisyonlara etkisinin incelenmesi
Examining the effects of running parameters at alcohol-gasoline mixtures on performance and emissions
ALİ ŞENBAHÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mühendislik BilimleriMarmara ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENK SAYIN
