Doğa ile uyumlu polimerik membran hazırlanması ve karakterize edilmesi
Preparation and characterization of natural compatible polymeric membranes
Yazar: ESRA GÜLER
Danışman: PROF. DR. GÜLSEN ASMAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Biyolojik çeşitliliği korumak, su, toprak ve hava kirliliğini önlemek, yenilenebilir kaynak kullanımını teşvik etmek amacıyla son yıllarda yeni sorunların ortaya çıkmasının önlenmesi ve mevcut sorunların giderilmesi amaçlanmış, doğa ile uyumlu sürdürülebilir malzeme ve proseslerin kullanımı dikkat çekici bir noktaya gelmiştir. Sunulan bu tez çalışmasında doğa ile uyumlu malzemelerden membran hazırlanmış, yeşil prosesler olarak anılan membran proseslerinden evapomasyon yöntemi kullanılarak çevre için tehdit teşkil eden uçucu organik bileşenlerden asetonun sulu çözeltilerden uzaklaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada, yeşil kimya malzemelerinden olan nişasta kullanılarak membranlar hazırlanmış, biyolojik olarak uyumlu polimer olarak bilinen poli (vinil alkol) (PVA) hazırlanan membranlarda destek polimer olarak tercih edilmiştir. Membran kalınlığının, besleme derişiminin, çalışma sıcaklığı ve nişasta/PVA oranın aseton-su karışımlarından asetonun uzaklaştırılması üzerine etkileri incelenmiştir. Bunun yanı sıra nişasta/PVA membranlara nano-Gümüş (n-Ag) ve grafen oksit (GO) katkı maddeleri eklenerek kompozit membranlar hazırlanmış, n-Ag ve GO miktarının membranların ayırma performansı üzerine etkileri irdelenmiştir. Hazırlanan membranların karakterizasyonu Fourier Transform Infrared Spektroskopi (FTIR), Diferansiyel Tarama Kalorimetri (DSC), Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) kullanılmış; membranların şişme davranışları gravimetrik yöntemlerle belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda aseton-su karışımlarının ayrılması için en uygun sıcaklığın 40°C olduğu, nişasta/PVA membranlardan aktarımın Arrhenius eşitliğine uyum sağladığı ve aktarım aktivasyon enerjisinin (Ea) 88,6 kJ mol-1 olduğu tespit edildi. Suya karşı en yüksek seçici geçirgenlik nişasta/PVA/n-Ag kompozit membranlarla %3 (m/m) derişimindeki aseton-su çözeltileri için elde edildi ve üründeki su yüzdesi %99,7 olarak tespit edildi.

Abstract:
In order to preserve biodiversity, prevent water, soil and air pollution, encourage the use of renewable resources and provide savings, the use of sustainable materials and processes, which are compatible with nature, have been aimed at the emergence of new problems and eliminating existing problems becoming remarkable in recent years. In this thesis, it is aimed to remove acetone from aqueous solutions by using evapomation method, a membrane processes known as green processes. In the study, membranes were prepared by using starch, which is one of the green chemical materials, and a biocompatible polymer poly (vinyl alcohol) (PVA) was preferred as support polymer. The effects of membrane thickness, feed concentration, operating temperature and starch / PVA ratio on acetone removal from acetone-water mixtures were investigated. In addition, nano-Silver (n-Ag) and graphene oxide (GO) additives were added to the starch / PVA membranes and composite membranes were prepared; the effects of the amounts of n-Ag and GO on the separation performance of the membranes were examined. For the characterization of the membranes Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) were used; swelling behavior of membranes were determined by gravimetric methods. As a result of the study, 40°C is determined as the most suitable temperature for the separation of acetone-water mixtures through starch/PVA membranes; the permeation was found as compatible with Arrhenius equation witha an activation energy (Ea) of 88,6 kJ mol-1. By using starch/PVA/n-Ag composite membranes, the highest selective separation was obtained for 3% (m/m) acetone- water solutions and the percent composition of water in the product was determined as 99,7.