Polistiren esaslı membranlar kullanılarak ozmotik membran distilasyon tekniği ile fruktoz çözeltilerinin deriştirilmesi
Concentration of fructose solutions by osmotic membrane distillation technique using polystyrene based membranes
Yazar: DİDEM ZORLU
Danışman: PROF. DR. NAZİKE OYA ŞANLI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, fruktoz çözeltileri ozmotik membran distilasyonu tekniği ile polistiren (PS), poli(viniliden florür)/polistiren (PVDF/PS) ve polistiren/polisülfon (PS/PSf) blend membranlar kullanılarak deriştirildi. PS ve PS/PSf blend membranlar Buhar Etkili Faz Ayrımı (VIPS), PVDF/PS blend membranlar Faz Dönüşümü (PI) yöntemleri kullanılarak hazırlandı. Hazırlanan membranlar Fourier Transform Infrared (FTIR) spektroskopisi, Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC), Termal Gravimetrik Analiz (TGA), Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM), Temas Açısı Ölçümleri (CAM), viskozite ölçümleri, Denge Su İçeriği  (DSİ) değerleri ve gözenek büyüklüğü ölçümleri ile karakterize edildi. Membran kalınlığı, besleme ve hipertonik tuz çözeltileri sirkülasyon hızları ve derişimleri, hipertonik tuz çözeltisi çeşidi ve sıcaklık gibi çeşitli proses parametrelerin membrandan aktarım akıları üzerine etkileri çalışıldı. Besleme ve hipertonik tuz çözeltisi sirkülasyon hızlarındaki artış, akıyı önce belirli bir sirkülasyon hızına kadar artırdı, daha sonra azalttı. Besleme çözeltisi derişiminin artmasıyla akı değeri azaldı. Hipertonik tuz çözeltisi olarak değişik derişimlerde sodyum klorür, kalsiyum klorür dihidrat ve dipotasyum hidrojen fosfat çözeltileri uygulandı. En yüksek aktarım akısına doygunluk derişimine yakın kalsiyum klorür dihidrat çözeltilerinde ulaşıldı. PS, PVDF/PS ve PS/PSf membranların karşılaştırılmasından, PVDF/PS membranların fruktoz çözeltilerinin ozmotik membran distilasyonu ile deriştirilmesinde en uygun membranlar olduğu bulundu.

Abstract:
In this study, fructose solutions were concentrated by osmotic membrane distillation technique using polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride/polystyrene (PVDF/PS) and polystyrene/polysulfone (PS/PSf) blend membranes. PS and PS/PSf blend membranes were prepared by using the Vapor Induced Phase Separation Technique (VIPS) and PVDF/PS blend membranes were prepared by the Phase Inversion (PI) method. Prepared membranes were characterized by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermal Gravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Contact Angle Measurements (CAM), viscosity measurements, Equilibruim Water Content (EWC) and pore size measurements. Effects of various process parameters such as membrane thickness, feed and hypertonic salt solutions circulation rates and concentrations, type of hypertonic salt solution and temperature on transmembrane fluxes were investigated. The increase in feed and hypertonic salt solutions flow rates fist increased the flux up the certain circulation rate then decreased. As the feed solution concentration increased the flux was decreased. Sodium chloride, calcium chloride dihydrate and dipotassium hydrogen phosphate solutions at varying concentrations were employed as the hypertonic salt solutions. Highest transmembrane flux was achieved near the saturation concentration of calcium chloride dihydrate solutions.From the comparasion of the performances of PS, PVDF/PS and PS/PSf membranes, PVDF/PS membranes were found to be the most suitable membranes for the concentration of fructose solutions by the osmotic membrane distillation.