İkili sıvı karışımların pervaporasyonla ayrılmasına yönelik zeolit dolgulu sodyum aljinat kompozit membranların geliştirilmesi
The development of zeolite-filled sodium alginate composite membranes for pervaporation separation of binary liquid mixtures
Yazar: TUĞÇE SAKA
Danışman: DOÇ. DR. YAVUZ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Membranlar, üzerinde sürücü bir kuvvet uygulandığında bir türün geçişine izin verirken, diğer türün geçişini engelleyen seçici geçirgen engellerdir. Membran prosesleri, geleneksel ayırma işlemlerine göre yüksek seçicilik, enerji tasarrufu, ortalama maliyet-performans oranı ve modülerlik gibi birçok avantaj getirirler. Polimerik membran yardımıyla ayırmanın gerçekleştirildiği pervaporasyon, organik sulu karışımların ayrılması, sudan organiklerin uzaklaştırılması ve organik organik karışımların ayrılması için kullanılabilen bir teknolojidir.
Zeolitler üniform, moleküler boyutta gözenekler ve yüksek mekanik,termal ve kimyasal kararlılıkla inorganik kristal yapılardır. Zeolit, moleküler elek olabilme, iyon değiştirebilme, seçici adsorpsiyon yapabilme ve katalizör olabilme gibi özelliklere sahiptir. Zeolit eklenmesi genellikle seçicilikte çok az bir azalış veya hiç azalma olmadan pervaporasyon akısını arttırır veya akıda çok az bir azalış veya hiç olmadan seçiciliği arttırır. Kompozit bir membranın organik-inorganik hibrid yapısı, zeolit gibi adsorpsiyon özelliğine sahip inorganik malzemenin yüksek ayırma performansıyla organik malzemenin uygun hazırlama özelliklerini bir araya getirdiğinden; organik bir polimerik yapı içerisinde dağıtılmış gözenekli parçacıklardan oluşan dolgulu membranlar ayırma özelliklerini geliştirme potansiyeline sahiptir. 
Çevre dostu ve enerji etkin bir teknoloji olarak kullanılabilen pervaporasyon prosesinin ayırma mekanizması; sorpsiyon, difüzyon ve desorpsiyon adımlarını içermektedir. Pervaporasyon deneylerinde kullanılacak olan membranların çalışma sıcaklığı ve bileşiminde denge durumunda hangi bileşeni, ne oranda tutabildiği tespit etmek önemli bilgiler verdiğinden, bu çalışmada, zeolit 5A (sentetik) ve polivinil alkol dolgulu sodyum aljinat membran hazırlanarak karakterizyonu ve bu tip membranların öncelikle etanol-su karışımına yönelik olarak sorpsiyon ve pervaporasyon davranışı araştırılmıştır.

Abstract:
A membrane is a selective barrier it allows some things to pass through but stops others when a driving force is applied across the membrane. Membrane processes offer many advantages over traditional separation processes such as high selectivity, energy savings, average cost-performance ratio and modularity. Pervaporation, which is carried out by polymeric membrane separation, is a technology that can be used to separate organic aqueous mixtures, to remove organics from water, and to separate organic/organic mixtures.
Zeolites are uniform, micropores in the molecular size and inorganic crystals with high mechanical, thermal and chemical stability. Zeolite has properties such as being able to be molecular sieve, ion exchange, selective adsorption and being a catalyst. The addition of zeolite generally increases pervaporation flow with little or no decrease in selectivity, or increases selectivity with little or no decrease in flux. Since the organic-inorganic hybrid structure of a composite membrane combines the high separation performance of inorganic materials with adsorption properties such as zeolite and the appropriate preparation properties of organic materials, have the potential to improve the separation properties of filled membranes composed of porous particles dispersed in an organic polymeric structure.
Pervaporation process, which can be used as an environmentally friendly and energy efficient technology, contains three steps: sorption, diffusion and desorption. Therefore, it is important to determine the sorption behavior of the membranes to be used in the pervaporation tests. In this study, sodium alginate membranes filled with zeolite 5A (synthetic) and polyvinyl alcohol were prepared and the sorption and pervaporation behavior of such membranes were investigated primarily for ethanol-water mixture