Stirenlenmiş yağ bazlı yüklü membran hazırlama ve karakterizasyonunun incelenmesi
Investigation of styrenated oil based polar membrane preparation and characterization
Yazar: MEHMET SEMİH BİNGÖL
Danışman: PROF. DR. OSMAN NURİ ATA ; DOÇ. DR. NESLİHAN ALEMDAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada stiren, ayçiçek yağı ve grafen oksit kullanılarak katyon değiştirici membran hazırlanması ve hazırlanan numunelerin karakterizasyonu incelenmiştir. Çalışmada, literatürde ilk kez stirene, ayçiçek yağı ve grafen oksit katılarak daha iyi özelliklere sahip katyon değiştirici membran hazırlanması amaçlanmıştır.
Bu çalışmada polistiren bazlı heterojen katyon değişim membranları, döküm tekniği ile hazırlanmıştır. Membran hazırlanırken üretilen stirenlenmiş yağa katkı malzemesi olarak grafen oksit katılmıştır ve ardından sülfonlanmıştır. Polimer türü (polistiren-stirenlenmiş yağ), grafen oksit yüzdesi (%0,5-1-3-5) ve sülfonlanma süreleri(1-6-12-24 saat) gibi faktörlerin hazırlanan membranların özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Özellikle bu faktörlerin membranların su tutma kapasitesi, iyon değiştirme kapasitesi, temas açısı ve iletkenlik değerleri üzerine etkileri incelenmiştir. Hazırlanan membranların; kimyasal yapıları FT-IR ve NMR analizleriyle, yapısal ve morfolojik özellikleri SEM cihazıyla ve ısıl özellikleride TGA analizi yapılarak karakterize edilmiştir.
Yapılan bu çalışmalar sonucunda, iyon değiştirme ve su tutma kapasitesi stirenlenmiş yağda, polistiren kullanılmasına göre daha yüksek çıkmıştır. Ayrıca grafen oksit ve sülfonlanma süresi arttıkça iyon değiştirme ve su tutma kapasitesinin de arttığı görülmüştür. Stirenlenmiş yağda, %3 grafen oksit konsantrasyonunda ve 24 saat sülfonlanma süresinde iletkenliğin en yüksek düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Temas açısı sülfonlanma süresi arttığında azalmıştır. Elde edilen bu sonuçlara göre en uygun şartlar; grafen oksit %3, stirenlemiş yağ kullanımı ve 24 saat sülfonlanma süresidir. Bu şartlarda hazırlanan katyon değiştirici membranın test hücresinde kullanılarak elektrokimyasal özellikleri bulunmuştur. Na+ iyonunun geçirgenlik ve akı özellikleri incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda yeni bir yöntemle katyon değiştirici membran elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the preparation of cation exchanger membrane using styrene, sunflower oil and graphene oxide and the characterization of the prepared samples were investigated. In this study, styrene, sunflower oil and graphene oxide were added for the first time in the literature to prepare the cation exchange membrane with better properties.
In this study, polystyrene based heterogeneous cation exchange membranes were prepared by casting technique. while the membrane was prepared, graphene oxide was added as an additive to the styrened oil produced and then sulfonated. Factors of such as polymer type, percentage of graphene oxide and sulfonation time were investigated what effects of prepared membranes on properties. In particular, the effects of these factors on water uptake capacity, ion exchange capacity, contact angle and conductivity values of membranes were investigated. Prepared membranes; The chemical structures were characterized by FT-IR and NMR analyzes, and their structural and morphological features were characterized by SEM and thermal properties by TGA analysis.
As a result, ion exchange and water uptake capacity were higher in styrenized oil than in polystyrene. In addition, as the amount of graphene oxide and sulphonation time increased, ion exchange and water uptake capacity increased. It has been determined that the highest level of conductivity in styrene oil, 3% graphene oxide concentration and 24 hours of sulfonation. Contact angle decreased when contact time increased sulfonation, Optimum conditions of these properties; graphene oxide: 3%, the use of styrenized oil and 24 hours of sulfonation. The electrochemical properties of the cation exchange membrane produced under these conditions were found. Na + ion flux and permeability properties were investigated. As a result of the study, cation exchange membrane was obtained by a new method.