Sıvı karışımların ayrılmasına yönelik polimerik membranların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polymeric membranes for separation of liquid mixture
Yazar: BÜŞRA YİĞİT
Danışman: DOÇ. DR. YAVUZ SALT ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Membranlar, itici kuvvet etkisi altında seçici geçirgen özelliğiyle bariyer oluşturarak karışımı oluşturan bileşenlerin yapı ve boyutlarına göre ayırmanın gerçekleştirildiği bir ara faz olarak tanımlanabilir. Membranların ayırma teknolojisinde önemli bir noktada bulunduğu söylenebilir. Membran teknolojisi geleneksel ayırma işlemleriyle birlikte hibrit sistemler olarak kullanılabilmektedir ve yatırım maliyeti ve enerji tüketimi göreceli olarak düşüktür. Membranlar, özellik, yapı ve morfolojisine göre çeşitli yöntemlerle hazırlanabilmektedir. 
Nanokompozit membranlar tipik olarak bir baz polimer, nanoboyutlu malzeme ve diğer katkı maddeleri kullanılarak hazırlanabilmektedir. Membran hazırlanmasında kullanılan malzemelerin seçimi membran hazırlanmasında ve geliştirilmesinde önemli bir adımdır. Polidimetilsiloksan (PDMS), esnek yapısı, hidrofobik ve toksik olmayan bir polimer olması nedeniyle membranlardan biyomedikal sistemlere kadar birçok mühendislik uygulamasında kullanılmaktadır. Özellikle hidrofobik özelliği ile sıvı karışımlardan çözücülerin geri kazanılmasında kullanılmaktadır. PDMS'in fiziksel, kimyasal ve termal özelliklerini geliştirmek için inorganik malzemeler dahil edilerek karışık matris membran (MMM) hazırlanabilmektedir.
Bu çalışmada, homojen PDMS, ağırlıkça %10, 20 ve 30 modifiye edilmemiş klinoptilolit içerikli PDMS/klinoptilolit karışık matris membranlar ve  asitle modifikasyon işlemi görmüş %10, 20 ve 30 klinoptilolit içerikli PDMS/klinoptilolit karışık matris membranlar hazırlanmıştır. Klinoptilolit, doğal bir zeolit minerali olup kristal yapısında SiO4 ve AlO4 gibi tetrahedraller bulundurmaktadır. Klinoptilolit nitrik asit ile modifikasyon işlemine tabi tutularak yapısal özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Homojen ve dolgulu membranların farklı çözücülerde 30, 40 ve 50°C'deki sorpsiyon ve pervaporasyon davranışı incelenmiştir.

Abstract:
Membranes can be defined as a semipermeable phase that can separate components according to their structure and size under a driving force. It is possible to say that membranes play a significant role in separation technology. Membrane technology can be used as hybrid systems with traditional separation processes, and the investment cost and energy consumption are relatively low. Membranes can be prepared by various methods according to their properties, structure and morphology.
Nanocomposite membranes can be typically prepared using a base polymer, nanosized material and other additives. The selection of materials used in the preparation of membranes is an important step in membrane preparation and development. Polydimethylsiloxane (PDMS) is used in many engineering applications from membranes to biomedical systems as it is a flexible, hydrophobic and non-toxic polymer. It is especially used in the recovery of solvents from liquid mixtures due to its hydrophobic nature. Mixed matrix membrane (MMM) can be prepared by incorporating inorganic materials to improve their physical, chemical and thermal properties.
In this study, homogeneous PDMS, PDMS/clinoptilolite mixed matrix membranes containing 10, 20 and 30 wt% unmodified clinoptilolite, and PDMS/clinoptilolite mixed matrix membranes containing 10,20% and 30% acid-modified clinoptilolite were prepared. Clinoptilolite is a natural zeolite mineral and contains tetrahedrals such as SiO4 and AlO4 in its crystal structure. It is aimed to improve the structural properties of clinoptilolite by subjecting it to the modification process with nitric acid. The sorption and pervaporation behavior of homogeneous and filled membranes in different solvents at 30, 40 and 50°C were investigated.