Yağ emülsiyonlarının sudan ayrılması için adsorban membran geliştirilmesi
Development of adsorbent membranes for separation of oil emulsions
Yazar: AYDAN İLKAY YUCAK
Danışman: DOÇ. DR. FİLİZ UĞUR NİGİZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde içilebilir suya duyulan talep her geçen gün artmaktadır. Bir litre atık yağın bir milyon litre içme suyunu kirlettiğinin kanıtlandığı düşünüldüğünde su arıtma çalışmalarında yağ-su ayrımı sorunu büyük ilgi görmektedir. Bu çalışmada, bentonit kili ve grafen nanotabaka (GNP) içeren Poli(viniliden florür)  (PVDF) ve polivinilprolidin (PVP) bazlı adsorban membran geliştirilerek yağlı atık sulardan yağların seçici olarak ayrılması için kullanılmıştır. Bu membran adsorban olarak kullanıldığında emülsifiye edilmiş yağları sudan seçici olarak ayırmaktadır. Membranın farklı yağ türlerine ve suya olan ilgisi, yağ ve su içindeki şişme testleriyle belirlenmiştir. Membranın kimyasal yapısı, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), membranların yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) ve membranların yüzey hidrofilikliği temas açısı testleriyle belirlenmiştir. Membranların artan PVP miktarına bağlı olarak tüm yağlar içinde şişme değerleri artarken, bentonit konsantrasyonunun artmasıyla ise bazı yağ türlerinde şişme değerlerinde azalma gözlenmiştir. Filtrasyon testleri sonucunda akı ve yağ reddi değerleri hesaplanmıştır. Akı ve yağ reddi değerlerinin, farklı yağ–su emülsiyonlarına, artan PVP ve bentonit konsantrasyonu koşullarına göre değişimi incelenmiştir. Farklı yağların su ile oluşturulan emülsiyonlarında PVP oranının artmasıyla akı ve yağ reddi değerlerinin kademeli olarak arttığı gözlenmiştir. Deney sonuçlarına göre, %30 PVP içeren membranlara bentonit katksıyla akının arttığı ancak yağ reddinin azaldığı gözlenmiştir. Ancak %20 PVP içeren membrana bentonit katkısıyla ise hem akının hem de yağ reddinin arttığı gözlenmiştir.

Abstract:
Today, the demand for drinking water is constantly increasing. One liter of waste oil contaminates one million liters of drinking water. The oil-water separation problem is of great interest in water treatment studies. In this study, polyvinylfluoride (PVDF) and polyvinylpyrrolidine (PVP) based adsorbent membranes containing bentonite clay and graphene nanoplate (GNP) were developed and used for selective separation of oils from oily wastewater. This membrane selectively separates emulsified oils from water when used as adsorbents. Membranes interest in different types of oil was determined by swelling tests in oil and water emulsions. The chemical structure of the membrane was determined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), the surface morphology of the membranes by scanning electron microscopy (SEM) and the surface hydrophilicity of the membranes contact angle tests. Depending on the increasing amount of PVP of the membranes, swelling values in all oils increased, while a decrease in swelling values was observed in some oil types with the increase in bentonite concentration. Flux and oil rejection values were calculated as a result of the filtration tests. The variation of flux and oil rejection values according to different oil-water emulsions, increasing PVP and bentonite concentration conditions were investigated. It was observed that the flux and oil rejection values gradually increased with the increase of the PVP ratio in the emulsions of different oils with water. According to the experimental results, it was observed that the flux was increased by adding bentonite to membranes containing 30% PVP, but the oil rejection decreased. However, it was observed that both flux and oil rejection increased with bentonite addition to the membrane containing 20% PVP.