Fabrication and characterization of polyethersulfone hollow fiber membranes
Fabrication and characterization of polyethersulfone hollow fiber membranes
- Tez No: 755072
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖMER NECATİ CORA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Membran teknolojisi, su arıtma, tıp, biyoteknoloji, gıda, içecek ve metalurjik ayırma gibi bir çok proseste kullanılmaktadır. Bu çalışmada, polietersülfon (PES) ve gözenek oluşturucu polivinilpirolidon (PVP) (K30 ve K90) ile ince boşluklu fiber membranların üretilmesi ve karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Bu hedeflere ulaşmak için küçük ölçekli bir elyaf membran üretim düzeneği tasarlanmış ve imal edilmiştir. Ardından, Box-Behnken deney tasarımı (DOE) ile dört bağımsız girdi değişkeni (polimer konsantrasyonu, ek moleküler ağırlık, delik içi sıvısı bileşimi ile hava ile temas mesafesi) ve bağımlı çıktı değişkenleri (morfoloji, membran çapı, membran kalınlığı, saf su geçirgenliği, gözeneklilik, gözenek boyutu dağılımı) dikkate alınarak bir deney planı oluşturulmuştur. N, N-Dimetilformamide (DMF) çözücü olarak kullanılmıştır. Su ve % 96'lık etanol çözeltisi iç katılaştırıcı sıvısı olarak kullanılmıştır. Sonuç olarak; artan polimer konsantrasyonu ile membranların PWP'si azalmıştır. %17 'lik polimer konsantrasyonunda en düşük geçirgenlik 24.8 l/m2.s.bar' ken, en yüksek geçirgenlik değeri %11 'lik polimer konsantrasyonunda 452.2 l/m2.s.bar olarak tespit edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu analizleri K90 içeren gözenek oluşturucu katkılı membranlarda süngerimsi morfolojileri ortaya çıkarmıştır. Katılaştırıcı sıvı olarak su kullanımı, sütün şeklindeki hücre yapılarına yol açarken, katılaştırıcı olarak su ve alkol karışımları, değişen derecelerde gözenek boyutlarına sahip süngerimsi yapılar oluşturmuştur. Gözeneklilik değerleri %.46,6 - %72,2 arasında değişiklik göstermiştir. Polimer oranının artması, gözenekliliğin azalmasına neden olurken, katkı maddesi oranının artması gözenekliliğin artmasına yol açmıştır. Ortalama gözenek boyutları ve dağılımları, geniş bir dağılım göstermiştir. En yüksek saf su geçirgenliğine (PWP) sahip membranın ortalama gözenek boyutlarının, en düşük PWP'ye sahip membrandan 10 kat daha büyük olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Membrane technology is employed in a variety of industries because of its versatility such as water treatment, petrochemical, medical, and biotechnological, beverages, food, and metallurgical separation processes. The current study aims to produce and characterize hollow fiber membranes from polyethersulfone (PES) and pore former polyvinylpyrrolidone (PVP) . To achieve these goals, a small-scale hollow fiber membrane production setup was designed. Box-Behnken design of experiment (DOE) was then used to understand the relationship between four independent input variables (polymer concentration, additive molecular weight, bore fluid composition, and the air gap) and the dependent output variables (morphology, membrane diameter, membrane thickness, pure water permeability, porosity, and pore size distributions). N, N-Dimethylformamide (DMF) was used as the solvent. Water and ethanol (96%) were used as bore fluids. It was revealed that the pure water permeability (PWP) of the membranes was reduced with increasing polymer concentration. The lowest permeability found was 24.8 L/m2.h.bar at 17% polymer concentration while the highest permeability value found was 452.2 L/m2.h.bar at 11% polymer concentration. SEM analysis of the fiber membranes revealed spongy morphologies for membranes containing K90 pore former additive. Water as a quenching medium produced intrusion cells while water and alcohol combinations produced spongy structures with varying degrees of pore sizes. The porosity results varied in the range of 46.6-72.2%. Increasing the polymer content results in a reduction of porosity while increasing the additive concentrations increases the porosity. The average pore sizes and their distribution showed a large operational range. The average pore sizes of the membrane with the highest PWP were 10 times larger than the membrane with the lowest PWP.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of polyethersulfone (PES)/multiwalled carbon nanotube hollow fiber ultrafiltration membranes
Çok duvarlı karbon nanotüp katkılı polietersülfon (PES) içi boşluklu ultrafiltrasyon membran üretimi ve karakterizasyonu
REYHAN ŞENGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Fabrication and characterization of hollow fiber membrane with bisbal additive: Membrane bioreactor (MBR) application
Bısbal ilaveli hollow fiber membran üretimi ve karakterizasyonu: Membran biyoreaktör (MBR) uygulaması
FATMA NUR ŞEYMA YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Fabrication of polyethersulfone hollow fibers for ultrafiltration
Ultrafiltrasyon için polietersülfon kovuklu elyaf üretimi
GÜLÇİN KALTALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
PROF. DR. HALİL KALIPÇILAR
- Halloysit katkılı hollow fiber ileri osmoz membranlarının üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of hollow fiber forward osmosis membranes with halloysite additive
AYŞE YÜKSEKDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBUBEKİR YÜKSEL
- Fabrication and characterization of corrugated microfiltration membranes
Oluklu yüzeylere sahip mikrofiltrasyon membranlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
YİĞİT GENÇAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN