Su arıtım sistemleri için yeni su sever katkılı kompozit membranların hazırlanması ve test edilmesi
Preparation and testing of novel hydrophilic embedded composite membranes for water purification systems
Yazar: ADEM SARIHAN
Danışman: PROF. DR. YUNUS ERDOĞAN ; PROF. DR. ERDAL EREN
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Harmanlama = Blending ; Hidrofilik membran = Hydrophilic membrane ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Organobentonit = Organobentonite ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes ; Polisülfonlar = Polysulfones ; Su arıtma = Water treatment ; Terpolimerler = Terpolymers ; Ultrafiltrasyon = Ultrafiltration ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Bu çalışmada, poli(2,2'–(m-fenilen)-5,5'-bibenzimidazol) (PBI), poli(2,5-benzimidazol) (ABPBI), poli(2,2'-(m-fenol)5,5'-bibenzimidazol) (PBIOH), farklı PBI terpolimerler, ZnO nanopartiküller ve HDTMA ile modifiye edilmiş montmorillonit (OMMT)'in katkı maddesi olarak kullanıldığı polisülfon (PSf) kompozit membranlar hazırlandı. Çeşitli oranlarda katkı içeren bu kompozit membranların yapı, morfoloji, performans ve kirlenme direnci özellikleri, IR, TG, DSC, SEM teknikleri ve çapraz akış ultrafiltrasyon testleri ile incelendi. 
Kompozit membranların, ham PSf membrana göre daha su sever, daha yüksek akış ve dışlama performansına sahip ve daha yüksek kirlenme dirençli olduğu görüldü.
Yüksek oranlarda inorganik katkı içeren membranlar haricindeki tüm kompozit membranların, ham PSf membrana göre, sırası ile %40 ve %12 seviyelerine kadar daha gözenekli ve daha yüksek denge su içeriğine sahip oldukları belirlendi. Ham PSf membran için 69,6° olan temas açısının, PBI, PBIOH, ABPBI, terpolimer, OMMT ve ZnO katkılarının eklenmesi sonrasında, sırasıyla 51, 25, 38, 53, 28 ve 55°'ye düştüğü görüldü. Membranların saf su akışları, PBI, PBIOH ve ABPBI organik katkıları ile sırasıyla yaklaşık 1,6, 2,3 ve 2,0 kat daha yüksek hale geldi. İnorganik katkılı membranların saf su akışları, %0,5 oranına kadar artı, daha yüksek katkı oranlarında ise azaldı. BSA dışlama performansı, ham PSf membran için ~%36, PBI, PBIOH, ABPBI, terpolimer, OMMT ve ZnO katkılı membranlar için ise sırasıyla %69, 78, 59, 83, 62 ve 77 olarak belirlendi. Ayrıca, BSA dışlamasının pH'a bağımlı olduğu belirlendi. %1 PBI katkılı kompozit membranın akış geri kazanım oranı %94'tür ve bu sonuç, ham PSf membrana ait sonuçtan %20 daha yüksektir.

Abstract:
In this study, polysulfone composite membranes were prepared by using poly(2,2'-(m-phenylene)-,5'-bibenzimidazole) (PBI), poly(2,5-benzimidazole) (ABPBI), poly(2,2'- (m-phenol)5,5'-bibenzimidazole) (PBIOH), different PBI terpolymers, ZnO nanoparticles and montmorillonite modified with HDTMA (OMMT) as additive. The structure, morphology, performance and fouling resistance of membranes containing additives in various ratios were investigated by using IR, TG, DSC, SEM techniques and cross-flow ultrafiltration tests.
It was observed that the composite membranes had higher hydrophilicty, flux, rejection performances and higher fouling resistant than pristine PSf membrane.
It was determined that all the composite membranes except for containing large amounts of inorganic additives had higher porosity and equilibrium water content about 40% and 12% respectively. It was observed that the contact angle of pristine PSf membrane which was 69.6°, decreased to 51, 25, 38, 53, 28 and 55° after addition of PBI, PBIOH, ABPBI, terpolymer, OMMT and ZnO, respectively. The pure water fluxes of membranes became higher about 1.6, 2.3 and 2.0 times with PBI, PBIOH and ABPBI additives, respectively. The pure water fluxes of inorganic embedded membranes increased up to the additive amount of 0.5% and then decreased at higher additive ratios. The BSA rejection performances were determined ~36% for pristine PSf membran and 69, 78, 59, 83, 62 and 77% for the PBI, PBIOH, ABPBI, terpolymer, OMMT and ZnO embedded membranes, respectively. Also, pH dependence of BSA rejection was determined. The flux recovery ratio of 1% PBI embedded PSf composite membrane was 94% and it was higher about 20% than pristine PSf membran's result.