Kırmızı çamur ile kaplanmış membranların hazırlanması ve sudaki yağ emülsiyonlarının ayrımında kullanılması
Preparation of red mud coated membranes and their use for the separation of oil-in-water emulsions
Yazar: BAHRİ TÜRK
Danışman: PROF. DR. ALİ TOR
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık değerlendirme = Waste evaluation ; Kırmızı çamur = Red mud ; Membranlar = Membranes ; Yağ emülsiyonları-intravenöz = Fat emulsions-intravenous

Özet:
Bu çalışmada, sudaki yağ emülsiyonlarının etkili bir şekilde ayrılması için yeni, düşük maliyetli ve çevre dostu olan ve su altında süperoleofobik özellik gösteren bir membran hazırlanmıştır. Membran, atık kırmızı çamurun nitroselüloz esaslı bir destek üzerine sodyum alginat ile birlikte vakum pompalama yoluyla tek adımda biriktirilerek hazırlanmıştır. Kırmızı çamur ile kaplanan membran havada süperamfifilik bir özelliğe sahipken, 159°(±2) üzerinde olan temas açısı değerleri ile su altında süperoleofobik bir özellik göstermiştir. Farklı miktarda kırmızı çamurla hazırlanan membranlar, su içinde çeşitli yağ ve çözücülerin (dizel, mineral yağ, toluen, kerosen ve petrol eteri) emülsiyonları için sırasıyla (%98.5 ve 945 L/m2.h; % 99.1 ve 1033 L /m2.h; % 93.7 ve 1186 L/m2.h; % 99.8 ve 1224 L / m2.h; % 99.9 ve 1028 L / m2.h) reddetme ve akı değerlerini aşan etkin ayırma performansı göstermiştir. Herbirinin konsantrasyonu 0.5 M olan NaOH, HCl ve NaCl gibi korrozif şartlar altında gerçekleştirilen 5 döngü sonunda da hazırlanan membranın yağ redddetme ve süzüntü akısı değerleri kararlı halde kalmıştır. Sonuç olarak, su altında süperoleofobik özellik gösteren membranın hazırlanmasında atık kırmızı çamurun kullanılması ile ilgili önerilen yaklaşım, hem yağ-su emülsiyonlarının verimli bir şekilde ayrılmasının uygulanması hem de endüstriyel atıkların yeniden kullanılması için ekonomik, pratik ve çevreye duyarlı bir seçenek olarak sunulmaktadır.

Abstract:
This study presented a novel, low-cost and environmentally-friendly underwater superoleophobic membrane for influential separation of oil-in-water emulsions. The membrane was prepared by single-step deposition of waste red mud with sodium alginate on the nitrocellulose support through a vacuum pumping. The red mud-coated membrane had a superamphiphilic characteristic in air, whereas it demonstrated an underwater superoleophobic feature with contact angle values above 159(±2)°. The prepared membranes with different amount of red mud showed effective separation performance having rejection and flux values greater than (98.5% and 945 L/m2.h; 99.1% and 1033 L/m2.h; 93.7% and 1186 L/m2.h; 99.8% and 1224 L/m2.h; 99.9% and 1028 L/m2.h) for emulsions of various oils and solvents (diesel, mineral oil, toluene, kerosene and petroleum ether)-in-water, respectively. The oil rejection and permeate flux remained stable at the end of 5 cycles of the emulsion separation and also in the corrosive solutions, including NaOH, HCl and NaCl at 0.5 M of each one. Consequently, the usage of waste red mud in the preparation of underwater superoleophobic membrane through the suggested way can be offered as economical, practical and environmentally benign option for both implementing the efficient separation of oil-in-water emulsions and reuse of the industrial by-products.