Micellar enhanced ultrafiltration with nonionic surfactants (MEUF)
İyonik olmayan yüzey aktif maddelerle misel destekli ultrafiltrasyon (MEUF)
- Tez No: 688642
- Danışmanlar: DOÇ. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN, PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Bütanol elektronik, kozmetik ve tekstil gibi birçok farklı alandaki kimyasal süreçlerde ve diğer pek çok kimyasalın sentezinde kullanılan çok yönlü bir kimyasaldır. Fermantasyon ile yapılan bütanol üretim yöntemlerinde, fermantasyon sonucunda sulu ortamda bütanolün yanı sıra aseton ve etanol de açığa çıkmaktadır. ABE karışımı olarak adlandırılan bu karışımdan bütanolü ayırmak için kullanılan farklı yöntemler mevcuttur. Projenin temel amacı ise Misel Destekli Ultrafiltrasyon (MEUF) yöntemini kullanarak bu ayırma yöntemlerine alternatif bir yöntem geliştirmektir. MEUF yöntemi; yüzey aktif maddelerin (YAM) kullanımı ile belirli konsantrasyonların ve sıcaklık değerlerinin üzerinde misel adı verilen agregaları oluşturarak küçük organik maddeleri bu agregaların içine hapseder. Böylece ayrıştırılmak istenen malzemelerden çok daha büyük gözenek boyutuna sahip ultrafiltrasyon membranlarını kullanarak YAMların içine hapsedilen organik malzemeleri, çözeltinin geri kalanından ayırır. Çalışmada Pluronic adı verilen iyonik olmayan yapıda YAMlar kullanılmıştır. İlk olarak, sızma akış hızı ve yüzey aktif maddenin reddilme değerlerine dayalı olarak; membran seçimleri yapılmış (1 kDa ultrafiltrasyon membranı ve nanofiltrasyon membranı olarak NF90) ve seçilen membranların optimum çalışma basıncı 3 bar olarak belirlenmiştir. Membran ve basınç seçiminin ardından öncelikle iyonik olmayan YAMlardan Pluronic F127, P123, L101 ve L61 ve bunların farklı konsantrasyonlarında karışımları kullanarak, bütanolün reddedilme performansı belirlendi. En iyi bütanol ayırma performanslarını; 1kDa membran kullanıldığında ağırlıkça %6.21 P123 ve %0.5 L101 içeren karışım, NF90 membranı kullanıldığında ise ağırlıkça %1 L101'e ek olarak; ağırlıkça %3 ve %1 P123 içeren karışımlar sergilemiştir. En iyi performansı gösteren çiftlerden ABE içerisinde ağırlıkça %1 oranında Pluronic P123 ve %1 Pluronic L101 içeren karışımı kullanılarak yapılan ayırma işleminde ise yaklaşık olarak 1.35% aseton, 68.19% bütanol ve 26.87% etanol reddi elde edilmiştir. Ayrıca ağırlıkça 6.21% P123 + 0.5% L101'lik karışım ile yapılan testler sonucunda; 23.44% aseton, 66.09% butanol ve 19.97% ethanol reddi elde edilmiştir. 1 kDa membran ve ağırlıkça %6.21 Pluronic P123 + %0.5 L101 ile yapılan ABE deneylerinin sonucuna göre üç aşamalı bir filtrasyon için proses hesaplamaları yapıldığında: üçüncü aşamanın sonunda aseton, bütanol ve etanol konsantrasyonlarının sırasıyla 5.9, 74.2, 6.1 g/L olması beklenmektedir. Öte yandan, NF90 membran ve ağırlıkça %1 Pluronic P123 + %1 L101 için, sırasıyla 5.3, 99, 7.9 g/L konsantrasyonları beklenir.
Özet (Çeviri)
Butanol is a versatile chemical used in many different fields such as electronics, cosmetics, and textiles, and the synthesis of many other chemicals. In fermentative butanol production, in addition to butanol; acetone and ethanol are released in the aqueous environment, too. To separate butanol from this mixture, which is called the ABE mixture, different methods are available. The project's main purpose is to develop an alternative method to these separation techniques by using Micellar Enhanced Ultrafiltration (MEUF) method. In the MEUF method, above certain surfactant concentration and solution temperature values, aggregates are formed. These aggregates, called micelles, trap small organic substances within. Then, using ultrafiltration membranes with a pore size much larger than the materials to be separated, organic materials trapped inside the micelles are separated from the rest of the solution. In this study, non-ionic surfactants called Pluronics were used. Firstly, based on the permeate flow rate and the surfactant's rejection values; membrane selections were carried out (1 kDa ultrafiltration membrane and NF90 as nanofiltration membrane) and the optimum operating pressure of the selected membrane was determined as 3 bar. Then, the rejection performance of butanol was determined by using Pluronic F127, P123, L101, and L61 nonionic surfactants and their mixtures of different concentrations. When 1kDa membrane is used, the solution of 6.21wt.% P123 + 0.5wt.% L101 exhibited the best butanol separation performance. When NF90 membrane is used, solutions containing in addition to 1wt.% L101; 3 and 1wt.% P123 had exhibited the best butanol separation performances. When the separation of butanol from ABE mixture was tested with 1wt.% P123 + 1wt.% L101 among the best butanol separation performing surfactant couples, approximately 1.35% acetone, 68.19% butanol, and 26.87% ethanol rejection was obtained. Also, when the separation was tested with 6.21wt.% P123 + 0.5.% L101, rejections were approximately 23.44% for acetone, 66.09% for butanol, and 19.97% for ethanol. When process calculations were conducted for a three-stage filtration, based on the result of the ABE experiments with 1 kDa membrane and Pluronic P123 wt.%: L101 wt.% = 6.21:0.5, at the end of the third stage; acetone, butanol, and ethanol concentrations are expected to be 5.9, 74.2, 6.1 g/L, respectively. On the other hand, for the NF90 membrane and Pluronic P123 wt.%: L101 wt.% = 1:1, concentrations of 5.3, 99, 7.9 g/L would be expected, respectively.
Benzer Tezler
- Deri endüstrisi kaynaklı Cr(VI)'nın misel ve polimer destekli ultrafiltrasyon ile giderimi
Removal of Cr(VI) from leather industry by micelle and polymer enhanced ultrafiltration
BERK KÖKER
Doktora
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM SARIOĞLU CEBECİ
- An investigation of dye-surfactant interactions in aqueous solutions for elucidating the mechanisms of ultrafiltration
Sulu çözeltilerde boya-sürfaktan etkileşimlerinin ultrafiltrasyon mekanizmasının aydınlatılması amacıyla incelenmesi
AYBİKE NİL OLCAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Çevre Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET POLAT
PROF. DR. HÜRRİYET POLAT
- Misel destekli ultrafiltrasyonun etkinliğinin arttırılması
Modification of the separation efficiency of micellar enhanced ultrafiltration
EDA BÜKER
- Misel destekli ultrafiltrasyonun Pb(II) ayırımı için optimizasyonu
Optimization of micellar enhanced ultrafiltration for the separation of Pb(II)
OKAN TAŞ
- Misel destekli ultrafiltrasyon yöntemi ile Cu (II) ve Cd (II) iyonlarının seçimli olarak ayırılması
Selective separation of Cu (II) and Cd (II) ions by micellar enhanced ultrafiltration
DENİZ TAŞ