Halloysit katkılı hollow fiber ileri osmoz membranlarının üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of hollow fiber forward osmosis membranes with halloysite additive
Yazar: AYŞE YÜKSEKDAĞ
Danışman: PROF. DR. EBUBEKİR YÜKSEL
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Membran sistemlerinin günümüzde geliştirilmesiyle daha düşük enerji ihtiyacı
ve daha yüksek arıtma performansı sunan yenilikçi membran sistemleri ortaya
konmuştur. Bunlardan birisi de ileri osmoz (İO) prosesidir. Osmoz prosesinde madde
taşınımını sağlayan sürücü kuvvet osmotik basınç olduğundan enerjiye ihtiyaç
duyulmaz. Ancak ileri osmozun başlıca dezavantajları ters tuz akısı ve konsantrasyon
polarizasyonudur. Bu çalışmada İO ve nanoparçacık kullanımı avantajlarının bir arada
bulunduğu bir membran üretimi hedeflenmiştir.
Tez çalışması kapsamında, halloysit ile membran hidrofilisitesinin arttırması ve
permabilitenin artması istenmektedir. Literatürde hem destek tabakada hem de aktif
tabakada halloysit içeren İO membran üretimine ait bir çalışma bulunmamaktadır.
Üretilen İO membranı hollow fiber (HF) morfolojisindedir. Destek tabakası
üretiminde polimer olarak polietersülfon (PES) ve polisülfon (PSf), katkı maddesi
olarak da polivinilprolidon (PVP) kullanılmıştır. Membran performansını iyileştirmek
amaçlı olarak halloysit (HNT) nanotüpleri belli oranlarda eklenmiştir. %0.01 HNT
içerikli PSf HF membranı optimum seçilerek ince film kaplama çalışmaları
gerçekleştirilmiştir. İlk defa bu çalışmada kullanılan HNT katkısı, HF membranı
destek tabaka özelliklerini iyileştirirken ince film kaplama verimini azalttığı
görülmüştür. Bu çalışmalar sonucunda HNT katkısız PSf membranı ile yaklaşık 12
LMH su akısı ve %99.5 tuz tutunum performansıyla literatürde ortalama değerler
arasında yer alan bir HF İO membranı üretilmiştir.

Abstract:
Innovative membrane systems have been exhibited which have lower energy
requirement and higher treatment performance nowadays. One of these systems is
forward osmosis (FO) process. Due to the driving force of material transport in
osmosis process is osmotic pressure, energy is not required. However, major
drawbacks of this process are reverse salt flux and concentration polarization. In this
thesis, a membrane fabrication which has advantages of both forward osmosis and
nanomaterial usage has been purposed.
It is aimed to increase the water permeability and hydrophilicity of FO
membranes under favour of halloysite additive in this study. There is not any FO
membrane with halloysite addditive in suppport and/or active layer in the literature.
FO membranes have been fabricated as hollow fiber (HF) morphology in this
thesis. Polyethersulphone (PES) and polysulphone (PSf) have been used as polymer
and PVP has been used as additive for fabrication of support layer. Halloysite
nanotube (HNT) has been used in several proportion to enhance the performance of
support layer membranes. PSf HF membrane with 0.01% HNT additive has been
chosen as optimum support layer and thin film composite tests have been carried out
on the outer surface of this membrane. Thus, a HF membrane with HNT additive both
in support and active layer has been fabricated for the first time in the literature. As a
result of this thesis, a HF FO membrane derived from pure PSf support membrane has
been fabricated which has approximately 12 LMH pure water flux and 99.5% salt
rejection.