Karbon nanotüp katkılı polisülfon membranların ileri ozmoz membranlarında destek tabakası olarak hazırlanması
Preparation of carbon nanotube doped polysulfone membranes as a support layer for forward osmosis membranes
Yazar: ZELİHA İLKAY İŞGÜDER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EVRİM ÇELİK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ileri ozmoz (İO) membranının destek tabakasına karbon nanotüp (KNT) ilave edilerek KNT ilavesinin membran performansına olan etkileri incelenmiştir. Yapılan tez çalışması altı aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, KNT'lere fonksiyonel grup eklemek için H2SO4/HNO3 asit çözeltisi kullanılarak fonksiyonlaştırma işlemi yapılmıştır. KNT katkılı membran hazırlama işlemlerinin tamamında fonksiyonlaştırılmış KNT kullanılmıştır. İkinci aşamada, faz ayırma yöntemiyle saf destek tabakaları hazırlanmıştır. İlk olarak farklı oranlarda polimer ve çözücü kullanılarak saf destek tabakaları hazırlanmış, kullanılan miktarlar optimize edilmiştir. Hazırlanan destek tabakalarına filtrasyon ve porozite testleri ile temas açısı ölçümü yapılmıştır. Üçüncü aşamada, belirlenen polimer ve çözücü oranları ile farklı miktarlarda KNT kullanılarak KNT katkılı destek tabakası hazırlanmıştır. KNT katkılı hazırlanan destek tabakalarına filtrasyon ve porozite testleri ile Fourier kızılötesi dönüşüm spektrometresi (FTIR) taraması ve temas açısı ölçümü yapılmıştır. Dördüncü aşamada, çözücü oranı sabit tutularak, farklı polimer ve KNT miktarları kullanılarak ara yüzey polimerizasyonu yöntemiyle üç tabakalı İO membranları üretilmiştir. Beşinci aşamada, hazırlanan membranlara porozite, FTIR, temas açısı, elektron tarama mikroskobu (SEM) ve mekanik dayanıklılık testleri uygulanmıştır. Hazırlanan membranların saf su akısı, tuz akısı ve tuz giderim oranları belirlenmiştir. Hazırlanan membranların performansları ileri ozmoz düzeneği kullanılarak değerlendirilmiştir. Son aşamada üretilen membranların performansları Hydration Technologies Inc. (HTI) firmasına ait ticari İO membranı ile kıyaslanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, ara yüzey polimerizasyonuyla hazırlanan üç tabakalı İO membranının destek tabakasına KNT ilave edilmesiyle, ticari İO membranına göre daha iyi performanslı membranın hazırlandığı bulunmuştur.

Abstract:
In this study, effects of the carbon nanotube (CNT) addition into the forward osmosis (FO) membrane's support layer were examined. This thesis consists of six stages. In the first stage, CNT functionalization was conducted using H2SO4 / HNO3 acid mixture. Functionalized CNTs were used in all of the CNT doped membrane preparation processes. In the second stage, the pure polymeric support layers were prepared using different ratios of polymer and solvent ratios by phase inversion method.. Filtration, porosity and contact angle tests were applied to the support layers prepared. In the third stage, CNT doped support layers were prepared by using different amount of CNTs with the optimized membrane solution. Filtration, porosity, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and contact angle tests were conducted for the characterization of CNT doped support layers too. In the fourth stage, three-layered FO membranes were produced by using interfacial polymerization method. In the fifth stage, porosity, FTIR, contact angle, scanning electron microscopy (SEM) and mechanical strength measurements were conducted for the characterization of FO membranes. Pure water flux, salt flux and salt removal rates of the prepared FO membranes were also determined. FO performances of the prepared membranes were evaluated by using forward osmosis system. In the last stage, performances of the produced membranes were compared with Hydration Technologies Inc. (HTI) Company's commercial FO membrane. As a result, FO membranes with CNT doped support layers are shown to be better than the commercial FO membranes in terms of both RO and FO performances.