Farklı tip zeolitler kullanılarak dolgulu polimerik membranlar hazırlanması ve sorpsiyon davranışlarının incelenmesi
Preparation of filled polymeric membranes using different types of zeolites and investigation of the sorption behaviours
Yazar: ŞEBNEM ŞENOL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. YAVUZ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Membranlar = Membranes ; Sorpsiyon = Sorption ; Zeolitler = Zeolites

Özet:
Organik bir polimerik yapı içerisinde dağıtılmış gözenekli parçacıklardan oluşan inorganik-organik kompozit membranlar (karışık matris membranlar) ayırma özelliklerini geliştirme potansiyeline sahiptir. Kompozit bir membranın organik-inorganik hibrid yapısı, zeolit gibi adsorpsiyon özelliğine sahip inorganik malzemenin yüksek ayırma performansıyla organik malzemenin uygun hazırlama özelliklerini bir araya getirir. Klinoptilolit, tanımlanmış çok sayıda doğal zeolit arasında en çok bulunan ve en yaygın biçimde kullanılanıdır.Bu çalışmada, çevre dostu ve enerji tasarruflu bir teknoloji olarak kullanılabilen pervaporasyon prosesinin ayırma mekanizması; sorpsiyon, difüzyon ve desorpsiyon adımlarını içerdiğinden, dolgulu poli(vinilalkol) (PVA) ve poli(dimetilsiloksan) (PDMS) membranlarla bir sorpsiyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak PVA için tartarik asit, PDMS için ticari bir çapraz bağlayıcı kullanılmıştır. Farklı tip zeolit (klinoptilolit, 3A, 4A, 5A ve 13X) içeren dolgulu PVA ve PDMS membranlar hazırlanmıştır. 3A, 4A, 5A ve 13X sentetik zeolitlerdir.Sorpsiyon deneyleri, dolgulu PVA ve PDMS membanlar kullanılarak saf su, etanol, metanol ve etilasetat içinde ve etilasetat-su, etanol-su, metanol-su ve etanol-etilasetat ikili karışımlarında 30, 40 ve 50ºC'de gerçekleştirilmiştir. Dolgulu PVA membran suyu, PDMS membran ise etilasetatı tercihli olarak sorplamıştır.

Abstract:
Inorganic-organic composite membranes composed of porous particles dispersed in an organic polymeric matrix, namely mixed matrix membranes have potential to enhance the separation properties. Organic-inorganic hybrid structure formation of a composite membrane brings together the high separation performance of adsorptive inorganic materials such as zeolite and the convenient membrane preparation properties of organic materials. There are many natural zeolites identified in the world. Among the natural zeolites, clinoptilolite, is the most abundant natural zeolite and is widely used in the world.In this study, since the separation mechanism of pervaporation process which can be used as an environment-friendly and energy-efficient technology consists of the sorption, diffusion and desorption steps, a sorption study was carried out with the filled poly(vinylalcohol) (PVA) and poly(dimethylsiloxane) (PDMS) membranes. Tartaric acid was used as the cross-linking agent for PVA, and a commercial cross-linking agent was used for PDMS. Zeolite (clinoptilolite, 3A, 4A, 5A and 13X) filled PVA and PDMS membranes containing different types of zeolite were prepared. 3A, 4A, 5A and 13X are synthetic zeolites.Sorption experiments were carried out at 30, 40 and 50ºC in pure substances (water, ethanol, methanol and ethyl acetate) and binary mixtures (ethylacetate-water, ethanol-water, methanol-water and ethanol-ethylacetate) using zeolite-filled PVA and PDMS membranes prepared. The PVA and PDMS membranes prepared preferentially sorb water and ethylacetate, respectively.