Ters Osmoz Sistemi'nde tuz gideriminin modellenmesi ve optimizasyonu
Modeling and optimization of salt removal in Reverse Osmosis System
- Tez No: 963938
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT SARI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 182
Özet
Bu çalışma, deniz suyunun tuzdan arındırılmasında yaygın olarak kullanılan ters osmoz (TO) sistemlerinde tuz gideriminin modellenmesi ve optimizasyonuna odaklanmaktadır. Araştırmanın temel amacı; pH, sıcaklık, basınç ve tuz konsantrasyonu gibi başlıca operasyonel parametrelerin optimize edilmesi yoluyla TO membranların ayırma verimliliğini artırmaktır. Operasyonel parametrelerin tuzluluk giderimi, toplam çözünmüş katı madde (TÇKM) giderimi ve elektriksel iletkenlik (Eİ) azaltılması üzerindeki etkilerini araştırmak için Düzenli İki Seviyeli Faktöriyel Tasarım (DİS-FT) ve Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) kullanılmıştır. Veriler, istatistiksel analiz yöntemleriyle değerlendirilmiş ve çeşitli operasyonel koşullarda TO sistem performansını öngörmek üzere ikinci dereceden (kuadratik) regresyon modelleri geliştirilmiştir. Ayrıca, sistem performansının daha hassas tahmin edilebilmesi ve optimizasyon sürecinin desteklenmesi amacıyla Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemi de kullanılmıştır. DİS-FT deney setlerinde pH, basınç ve tuz konsantrasyonunun tüm bağımlı değişkenler üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğu gözlemlenmiş olup, sıcaklığın etkisi sınırlı kalmıştır. MKT deney setlerinde özellikle basınç ve tuz konsantrasyonunun bağımlı değişkenler üzerinde etkili olduğu, pH ve sıcaklığın ise sınırlı etkiye sahip olduğu gözlenmiştir. DİS-FT ve MKT için YSA ile yapılan performans tahminlerinde korelasyon katsayıları (R2) sırasıyla 0,77 ve 0,97 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuç, MKT'nin doğrusal olmayan ilişkiler ve karmaşık etkileşimler için hem daha yüksek tahmin doğruluğu sağladığını hem de sürecin optimizasyonunda daha güvenilir olduğunu ortaya koymaktadır. MKT ile geliştirilen modellerin bağımlı değişkenler için gerçek veriler ile uyumu %80'in üzerindedir. TO sisteminde tuzluluk giderimi için MKT ile belirlenen optimal işletme koşulları; pH 9, basınç 40 bar, sıcaklık 45 °C ve tuz konsantrasyonu 10 g/L olarak tanımlanmıştır. Sonuç olarak, araştırma bulguları TO sistemlerinde tuz giderme performansının artırılmasına ve sistem optimizasyonuna yönelik önemli bilimsel çıktılar sunmaktadır. Elde edilen sonuçlar, Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri doğrultusunda değerlendirildiğinde, özellikle 6 nolu“Temiz Su ve Sanitasyon”hedefi kapsamında hem literatüre hem de endüstriyel uygulamalara anlamlı katkılar sağlayacağı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
This study focuses on modeling and optimizing salt removal in reverse osmosis (RO) systems, which are widely used for desalination of seawater. The main objective of the research is to increase the separation efficiency of RO membranes by optimizing key operational parameters such as pH, temperature, pressure, and salt concentration. To investigate the effects of operational parameters on salt removal, total dissolved solids (TDS) removal, and electrical conductivity (EC) reduction, a Regular Two-Level Factorial Design (RTL-FD) and Central Composite Design (CCD) were employed. The data were evaluated using statistical analysis methods, and second-order (quadratic) regression models were developed to predict TO system performance under various operational conditions. Additionally, the Artificial Neural Networks (ANN) method was used to enable more accurate prediction of system performance and to support the optimization process. In the RTL-FD experimental sets, it was observed that pH, pressure, and salt concentration had a significant effect on all dependent variables, while the effect of temperature was limited. In the CCD experimental sets, it was observed that pressure and salt concentration were particularly effective on the dependent variables, while pH and temperature had a limited effect. In the performance predictions made with ANN for RTL-FD and CCD, the correlation coefficients (R2) were calculated as 0.77 and 0.97, respectively. This result demonstrates that CCD provides both higher prediction accuracy and greater reliability in process optimization for non-linear relationships and complex interactions. The models developed using CCD show over 80% agreement with real data for dependent variables. The optimal operating conditions for salt removal in the TO system determined by CCD are defined as pH 9, pressure 40 bar, temperature 45 °C, and salt concentration 10 g/L. In conclusion, the research findings provide important scientific outputs for improving salt removal performance and system optimization in RO systems. When evaluated in line with the United Nations Sustainable Development Goals, the results obtained are expected to provide meaningful contributions to both the literature and industrial applications, particularly under Goal 6,“Clean Water and Sanitation.”
Benzer Tezler
- Yüksek bor ayırma kapasitesine sahip yeni nesil ince film nanokompozit membranlar
Novel thin film nanocomposite membranes with high boron removal capacity
SÜER KÜRKLÜ KOCAOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Concentrate treatment via membrane distillation/crystallization method
Membran distilasyon/kristalizasyon yöntemi ile konsantre arıtımı
ÖYKÜ MUTLU SALMANLI
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
PROF. DR. MARK WIESNER
- Fabrication of forward osmosis membrane and its application after membrane bioreactor
İleri osmoz membran üretimi ve membran biyoreaktör sonrası uygulanması
SEDA GAZİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Metal-organik çerçeve (MOÇ) katkılı ince film nanokompozit (İFN) membran geliştirilmesi ve gübre tahrikli ileri osmoz (GTİO) uygulaması
Development of metal–organic framework (MOF)-enhanced thin-film nanocomposite (TFN) membranes and their application in fertilizer-drawn forward osmosis (FDFO)
DUYGU OSMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET EMİN PAŞAOĞLU
- Hidrokarbon içeren tuzlu atıksuların membran prosesler ile arıtımı
Treatment of saline wastewater including hydrocarbons with membrane processes
SELİME ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMALİ KINACI