Evaluation of reverse electrodialysis (RED) system performance with various compositions of salt solutions for production of salinity gradient energy (SGE)
Tuzluluk farkına dayalı enerji (SGE) üretimi için farklı bileşimlerde tuz çözeltileri ile ters elektrodiyaliz (RED) sisteminin performans değerlendirmesi
- Tez No: 710717
- Danışmanlar: PROF. DR. NALAN KABAY, DR. ÖĞR. ÜYESİ ENVER GÜLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Bu çalışmada Ters Elektrodiyaliz (RED) sistemi kullanılarak tuzluluk farkına dayalı güç üretimi çalışmalarının iyileştirilmesi ve bu çalışmaların ileride gerçekleştirilecek büyük ölçekli çalışmalara öncülük etmesi amaçlanmıştır. Çalışmalar iki kısımda incelenmiştir. Bu çalışmaların ilk kısmında ters ozmoz (RO) konsantre çözeltisinden güç eldesi doğrultusunda çözeltide bulunan farklı tuzların etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kısım çalışmalarda, heterojen yapılı Ralex AMH-PES, Ralex CMH-PES membranları ile homojen yapılı Neosepta AMX, Neosepta CMX ve Fujifilm AEM Type II, Fujifilm CEM Type II membranları ve son olarak Polonyadaki proje ortağımız Wroclaw Bilim ve Teknoloji Üniversitesi tarafından sentezlenen özel yapım homojen yapılı CM AESD, CM KESD membranları kullanılmıştır. Çalışmalar 3 ve 5 membran çifti ile gerçekleştirilmiştir. Üç farklı lineer akış hızında (0,208, 0,521 ve 0,833 cm/s) ters elektrodiyaliz modülüne beslenen besleme çözeltilerine, kütlece %90 NaCl ile kütlece %10 oranında LiCl, KCl, CaCl2, MgCl2 ve Na2SO4 sırasıyla ilave edilerek iki farklı tuz içeriğine sahip karışım çözeltileri hazırlanmış ve az yoğun ile çok yoğun çözeltilerin tuzluluk oranı 1:30 (g/g) olacak şekilde sabit tutulmuştur. Böylece güç üretim performansına tek değerlikli Na+, Li+, K+, Cl- iyonlarının ve çift değerlikli Ca2+, Mg2+, SO42- iyonlarının etkisi incelenmiştir. Bu çalışmanın ikinci kısmında, kullanılan iletken olmayan ara örgülerin sistemde yarattıkları konsantrasyon polarizasyonu ve ara örgü gölge etkisi gibi negatif etkileri ortadan kaldırmak amacıyla farklı ara örgü türleri ve geometrileri kullanılarak, RED sistemi ile tuzluluk farkına dayalı güç eldesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar, homojen yapılı Neosepta AMX ve CMX membranları ile dört farklı lineer akış hızında (0,208, 0,417, 0,625 ve 0,833 cm/s) gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, inert spacerlar yerine Polonyadaki proje ortağımız Wroclaw Bilim ve Teknoloji Üniversitesi tarafından sentezlenen iyon iletken ara örgüler kullanılmıştır. Ek olarak, Fujifilm AEM Type II ve Fujifilm CEM Type II membranları ara örgü geometrisine uygun olarak kesilmiş ve ara örgü olarak kullanılmıştır. Son olarak, farklı tür ara örgüler ile gerçekleştirilen çalışma sonuçları, orjinal inert ara örgüler ile gerçekleştirilen çalışma sonuçları ile kıyaslanmıştır. Farklı tuz karışımları kullanılarak gerçekleştirilen çalışmalarda elde edilen sonuçlar incelendiğinde, çift değerlikli iyonlara sahip tuzların besleme çözeltisine ilave edilmesiyle sistemin güç üretim performansında azalma olmuştur. Öte yandan, tek değerlikli iyonlara sahip tuzların sistemin güç üretim performansına etkisi, sistemde kullanılan membran özelliklerine bağlı olarak farklılık göstermiştir. Ara örgü etkisi çalışmalarında ise, iyon iletken ara örgülerin RED sisteminde kullanımı esnasında sızıntı sorunu yaşanmıştır. Ara örgü etkisi çalışmalarının incelendiği çalışmalarda ise, iyon iletken ara örgülerin RED sisteminde kullanımı esnasında sızıntı sorunu yaşanmıştır. İyon iletken ara örgüler sızıntıya engel olmak için geometrisi değiştirilerek kullanıldığında ise, elde edilen güç inert ara örgüler ile elde edilenden daha düşük olmuştur. Bu bağlamda; iyon iletken ara örgülerin ve ara örgü geometrisinin daha ayrıntılı bir şekilde incelenmesi gerektiği düşünülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of different ions and different types of spacers on salinity gradient power generation by Reverse Electrodialysis (RED) were investigated. The studies were performed in two different sections. The first section includes the studies of co-existing ion effect and the second one contains the studies about spacer effect. In the first section of this paper, the investigation of the effect of different ions in feed solutions was aimed through salinity gradient power generation from concentrate solution of reverse osmosis by RED was performed using different ion-exchange membranes (IEMs). Heterogeneous Ralex AMH-PES, Ralex CMH-PES, homogeneous Neosepta AMX, Neosepta CMX and Fujifilm AEM Type II, Fujifilm CEM Type II and also, custom-made homogeneous CM AESD, CM KESD membranes were used for all studies performed with RED stack, having 3 and 5 membrane pairs. For the preparation of feed solutions, 90wt.% of NaCl salt was mixed with 10wt.% of different salt types of LiCl, KCl, CaCl2, MgCl2 and Na2SO4. The salt ratio of feed solutions was kept constant at 1:30 (g/g). The feed solutions were fed to the RED stack at different flow velocities of 0.208, 0.521 and 0.833 cm/s. So, the effect of monovalent ions (Na+, Li+, K+ and Cl-) and divalent ions (Mg2+, Ca2+ and SO42-) on power generation performance of RED were examined in first section of this report. In the second section of this paper, different spacer types and geometries were tested for eliminating the negative effects such as concentration polarization and shadow effect of inert spacers on the performance of power generation by RED. The studies were performed with homogeneous Neosepta AMX and Neosepta CMX membranes at four different flow velocities (0.208, 0.417, 0.625 and 0.833 cm/s). Firstly, custom-made ion conductive spacers produced by Wroclaw University were used instead of inert spacers. Additionally, Fujifilm AEM Type II and Fujifilm CEM Type II were cut in accordance with spacers and used as spacers in RED stack. And then, the studies performed with different types of spacers were compared with the study carried out with inert spacers. Considering the results obtained in the studies of ion effect, it was observed that the performance of power generation was generally reduced when the divalent ions were added to feed solutions. On the other hand, the effect of monovalent ions on the power generation performance of the RED system was demonstrated differences according to IEMs used in RED stack. In spacer effect studies, the leakage problems were occurred during usage of ion conductive spacers in the RED system. The geometry of ion conductive spacers was changed for the prevention of the leakage. The performance of power generation in the studies performed with ion conductive spacers was obtained lower than that of the studies carried out with inert spacers. As a result of the studies of spacer effect, the maximum power generation was obtained with using the inert spacers. In this context, it was considered that the ion conductive spacers and different spacer geometries should be deeply examined.
Benzer Tezler
- Integrated management of geothermal water: Recovery of energy by reverse electrodialysis and water by ion exchange resins
Jeotermal suyun bütünleşik yönetimi: Ters elektrodiyaliz ile enerji ve iyon değiştirici reçinelerle su geri kazanımı
ESRA ALTIOK
Doktora
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NALAN KABAY
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENVER GÜLER
- Evaluation of the effect of sodium dodecyl sulfate and sand on graphene for the removal of arsenic in contaminated waters
Kontamine sulardan arsenik uzaklaştırılmasında sodyum dodesil sülfat ve kumun grafen üzerindeki etkilerinin incelenmesi
BEATRIZ ELENA CORREA ARIAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. MOİZ ELNEKAVE
- Farklı fonksiyonel gruplu polimerlerin bor gideriminde değerlendirilmesi
Evaluation of different functionalized polymers in boron removal
YASENJIANG KUNAHONG
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKER BEKER
YRD. DOÇ. DR. ESRA BİLGİN ŞİMŞEK
- Deniz suyundan tatlı su üretiminin teknik ve ekonomik etüdü
Production of fresh water from sea water of technical and economical study
ERKAN AKDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞÜKRÜ BEKDEMİR
- Başarısız internal tespit sonrası revizyon cerrahisi gereken ve intraoperatif onarılamayan cuff yetmezliği olan osteoporotik proksimal humerus kırıklarında reverse omuz artroplastisi uygulamalarının sonuçlarının değerlendirilmesi
Evaluation of the results of reverse shoulder arthroplasty applications in osteoporotic proximal humerus fractures with intraoperative cuff failure requiring revision surgery after failed internal fixation
OĞUZHAN ÇİÇEK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EVREN KARAALİ