Dimetil karbonat/metanol azeotropik karışımının pervaporasyonla ayrılması
Separation of dimethyl carbonate/methanol azeotropic mixture by pervaporation
Yazar: AYNUR HACIOĞLU
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Pervaporasyon, sıvı karışımların ayrıldığı membran prosesidir. Geleneksel yöntemlerle ayrılması zor sıvı karışımların ayrılması için alternatif bir süreçtir. Bu çalışmada, dimetil karbonat(DMC)/metanol karışımının pervaporasyonda ayrılması çalışılmıştır. Membranlar, biyolojik olarak parçalanabilen ve zararlı olmayan polivinil pirolidin(PVP), hidroksietil selüloz(HEC) ve kitosandan hazırlanmıştır. Deneysel çalışmada %10, %30, %50, %70, %90 harman oranlarında hazırlanan PVP-kitosan, PVP-HEC ve HEC-kitosan membranları kullanılmıştır. Pervaporasyon ayırma performansına, membran harman oranının, beslemedeki metanol oranının ve çalışma sıcaklığının etkisi incelenmiştir. Ayrıca membran karakterizasyonu ve membran şişme etkileri araştırılmıştır. Hazırlanan membranların, DMC-metanol karışımının ayrılmasında mekanik ve termal kararlılığının olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda, membran içerisinde PVP ve HEC miktarının artması akıyı arttırmıştır. Sıcaklık ve beslemedeki metanol oranın artması akıyı arttırmış ancak metanol seçiciliğini azaltmıştır. %50 PVP- %50 kitosan, %50 PVP- %50HEC ve %70 HEC-%30 kitosan membranlarında en yüksek akı değerleri 50C'de %70 metanol içeren beslemede sırasıyla 2,402 kg/m2.h, 2,164 kg/m2.h, 1,418 kg/m2.h olarak bulunmuştur. %50 PVP-%50 kitosan harman membran için en yüksek metanol seçicilik değeri 30C'de %30 metanol içeren beslemede 26,98 olarak bulunmuştur. %50 PVP-%50 HEC harman membranda en yüksek metanol seçicilik değeri 50C'de %10 metanol içeren beslemede 38,56 olarak bulunmuştur. %50 HEC-%50 kitosan harman membran da ise en yüksek metanol seçicilik değeri 30C'de %30 metanol içeren beslemede 28,25 olarak bulunmuştur.

Abstract:
Pervaporation is membrane process which separate liquid mixtures. Pervaporation is considered alternative process for separation of liquid mixture that difficult separate by conventional method. In this study, dimethyl carbonate (DMC)/methanol mixture is separated by pervaporation. Membranes were prepared polyvinyl pyrrolidone (PVP), hydroxyethyl cellulose (HEC) and chitosan which biodegradable and nontoxic properties. PVP-chitosan, PVP-HEC and HEC-chitosan membranes prepared at %10, %30, %50, %70, %90 blend ratios were used in the experimental study.  The effect of membrane blend ration, feed methanol ratio and operation temperature on pervaporation performance were investigated. Also, the membrane characterization and membrane swelling effects were investigated. The prepared membranes were determined to have mechanical and thermal stability in the separation of the DMC-methanol mixture. The increase in temperature and feed methanol ratio increased the flux but decreased methanol selectivity. The high flux  are found 2,402 kg/m2.h, 2,164 kg/m2.h, 1,418 kg/m2.h respectively at %50 PVP- %50 chitosan, %50 PVP- %50HEC and %70 HEC-%30 chitosan membranes in %70 methanol in feed at 50C. The highest methanol selectivity value for the %50 PVP-%50 chitosan blend membrane was found to be 26,98 in feed containing %30 methanol at 30°C. The highest methanol selectivity value for the %50 PVP-%50 HEC blend membrane was found to be 38,56 in feed containing %10 methanol at 50°C. And the highest methanol selectivity value for the %50 HEC-%50 chitosan blend membrane was found to be 28,25 in feed containing %30 methanol at 30°C.