Cellulose ultrafiltration membranes for separation of nanoparticles from organic solvents
Nanoparçacıkların organik çözücülerden ayrıştırılması için selüloz ultrafiltrasyon membranları
- Tez No: 834016
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Nanoparçacık sentezinde konsantrasyon ve çözücü değişimine yönelik membran prosesleri, düşük enerji tüketimi ve sürekli bir prosese kolay entegrasyonu nedeniyle caziptir. Membranların nanoparçacıklarla kirlenmesi, bu ortamdaki parçacıkların değişen etkileşimleri sebebiyle etraftaki çözücü ortamına göre değişkenlik gösterebilir. Organik çözücü ultrafiltrasyonundaki birikim mekanizmasına dair anlayış elde etmek, bu uygulamanın kullanımı için çok önemlidir. Bu araştırmada, çözücülerin ve parçacıkların hidrofobikliğinin kirlenme üzerinde etkisini gözlemlemek için, DMOAP kaplamalı ve kaplamasız silika nanoparçacıkların selüloz membranla, suda, izopropil alkolde, etanolde, dimetil formamidde, ultrafiltrasyonu sırasındaki kek tabakası oluşumları incelenmiştir. Konsantrasyon ve diafiltrasyon deneyleri, silika nanoparçacık konsantrasyonunu arttırmak ve çözücüyü değiştirmek için yapılmıştır. Parçacık boyutu, geçirgenlik ve bulanıklık analizleriyle, kalınlık, gözeneklilik ve direnç gibi kek tabakası özellikleri hesaplanmıştır. Kaplamasız parçacıklarla, en yüksek kek direnci suda, en düşük dimetil formamidde gözlemlendi. En yüksek kek direncinin suda olması, Kozeny-Carman denklemi kullanılarak hesaplanan en az gözenekli kek sonucuyla uyumludur. Hidrofobikleştirilen parçacıklarla, en yüksek kek direnci dimetil formamidde, en düşük suda gözlemlenmiştir. En yüksek kek direncinin dimetil formamidde olması, 200μm olarak hesaplanan en kalın kek sonucuyla uyumludur. Artan parçacık-parçacık etkileşimiyle, hidrofobikleştirilen parçacıklar kaplamasız parçacıklardan önemli ölçüde daha yüksek kek direnci oluşturmuştur. Diafiltrasyon deneylerinde su hariç, kaplamalı ve kaplamasız parçacıkların ikisi de teğet akışın parçacıkların ana kütleye yeniden dağılmasında etkili olduğu izopropil alkolden etanole ve dimetil formamide geçişleri sırasında önemsiz derecede kek direnci oluşturdular. Sudaki kek direncinin diğer çözücülerdekinden önemli ölçüde daha şiddetli olması kek oluşumda ortam etkisini ortaya çıkarıyor. Sonuç olarak, farklı organik çözücülerde farklı birikim davranışı gösteren nanoparçacıkların konsantrasyonunda ve ortam değişiminde, organik çözücü ultrafiltrasyonu gelecek vaat eden bir yöntemdir.
Özet (Çeviri)
Membrane processes for concentration and solvent exchange in nanoparticle synthesis are attractive due to low energy consumption and easy integration into a continuous process. Fouling of membranes with nanoparticles can differ with the surrounding solvents medium due to changing interactions of particles in these media. Obtaining insight on fouling mechanism in organic solvent ultrafiltration is crucial for the use of this application. In this study, the cake layer formations of native and hydrophobized silica nanoparticles are examined in water, isopropyl alcohol, dimethylformamide and ethanol during ultrafiltration by cellulose membranes to observe the effect of solvents and hydrophobicity of particles on fouling. Concentration and diafiltration experiments are conducted to increase the nanoparticle concentration and to change the solvent. By particle size, permeance and turbidity analyses, cake layer properties such as thickness, porosity and resistance are calculated. With native particles the highest cake resistance is observed in water, the least in dimethylformamide. The highest cake resistance in water is consistent with the least porous cake structure calculated using the Kozeny-Carman equation. With hydrophobized particles, the highest cake resistance is observed in dimethylformamide, the least cake resistance is observed in water. The highest cake resistance in dimethylformamide is consistent with the thickest cake at 200μm. Hydrophobized particles formed substantially higher cake resistance than native particles by the increased particle-particle interaction. In diafiltration experiments, hydrophobized and native particles both created insignificant cake resistance during transition from isopropyl alcohol to ethanol and dimethylformamide where tangential flow was effective in redispersing particles to the bulk. In water, the fouling resistance was more severe than other solvents which reveals the effect of medium in cake formation. Consequently, organic solvent ultrafiltration is a promising method in concentration and solvent exchange of nanoparticles which display different fouling behaviors in different organic solvents.
Benzer Tezler
- Solvent recovery from photolithography waste using cellulose ultrafiltration membranes
Selüloz ultrafiltrasyon membranları ile fotolitografi atıklarından çözücü geri kazanımı uygulaması
AYGEN SAVAŞ ALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
- Separation and purification of recombinant proteins by using ultrafiltration membranes
Ultrafiltrasyon membranları ile rekombinant proteinlerin ayırımı ve saflaştırılması
BEGÜM AKCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
PROF. DR. PINAR ÇALIK
- Enzimatik oligosakkarit üretimine plazma modifiye membran seperasyonun etkisi
The effect of plasma modified membrane separation on enzymatic oligosaccharide production
HACI ALİ GÜLEÇ
Doktora
Türkçe
2009
Gıda MühendisliğiYüzüncü Yıl ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NEDİM ALBAYRAK
- Siklodekstrin modifiyeli membranlar ile steroidal olmayan anti-inflamatuvar ilaç (nsaıd) karışımlarının ayrılması
Separation of non-steroidal anti-inflammatory drug (nsaid) mixtures by modified cyclodextrin membranes
CUMHUR TEMÜRER
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA SALGIN
- Membranlarla gaz ayırma
Gas separation by membranes
İSMAİL BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ