Karışık çözücülerin PVDF-HFP düz levha membranların membran distilasyon performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of mixed solvents on the membrane distillation performance of PVDF-HFP flat sheet membrane
Yazar: AYŞE DİŞKAYA
Danışman: PROF. DR. OSMAN NURİ ATA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Amaç: Günümüzde artan su ihtiyacı ve temiz su talepleri temiz suya erişimi giderek azaltmaktadır. Bu probleme kalıcı bir çözüm sunmak ve talepleri karşılayabilmek için membran distilasyon prosesleri umut verici olmuştur. Membran distilasyon proseslerinin bu amaca hizmet etmesi ve geliştirilmeye açık olması ve sağladığı birçok avantajından dolayı tercih edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, karışık çözücüler kullanılarak daldırma çökeltme yöntemiyle farklı konsantrasyonlarda hazırlanan PVDF-HFP düz levha membranların, membran destilasyon performansı ve hazırlanan membranların morfolojisi üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır.
Yöntem: %12 PVDF-HFP, %3 PEG ve sırasıyla DMF, TMP, DMAC çözücülerinin %25, %50, %75'lik hazırlanan membran çözeltilerinden daldırma çöktürme yöntemi ile M1-M7 membranları üretilmiştir. Her bir membran çözeltisi aynı ortam koşullarında hazırlanmış ve aynı ön işlemlerden geçilerek distile su bulunan koagülasyon banyosunda hazırlanmıştır.
Bulgular: Hazırlanan M1-M7 membranlarının DTMD sisteminde, besleme çözeltisi olarak farklı sıcaklıklarda önce saf su kullanılarak daha sonra 0,1 M NaCl kullanılarak akıları ve tuz giderimleri tayin edildi. En yüksek akı değerine M4 membranı, en düşük akı değerine ise M7 membranı sahiptir. M4'de giderim sıcaklığın artmasıyla %93'lere düşerken, M7'de %99'larda kalmıştır. Genel olarak yüksek akı değerlerine ulaşıldığında, sıcaklık artışıyla tuz giderimleri düşüş göstermiştir. Ayrıca, hazırlanan membranların morfolojik yapıları da değerlendirilmiştir.
Sonuç: Hazırlanan her bir M1-M7 membranlarının ayrı ayrı DTMD sisteminde performansı ve morfolojik özellikleri incelendi. Çözeltideki TMP artışıyla akının arttığı gözlenirken giderimler de düşüşler meydana gelmiştir. Bunun sebebi ise, çözücü konsantrasyon artışıyla membranın değişen morfolojisi ve sıcaklık artışıyla değişen performansından kaynaklanmıştır. DMF konsantrasyonunun artışı ile akılar giderek azalma göstermiş fakat daha iyi giderimler elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: PVDF-HFP membran, membran distilasyonu, faz inversiyonu, membran üretimi, DTMD

Abstract:
Purpose: Today, increasing water demand and clean water demands are reducing access to clean water. Membrane distillation processes have been promising to provide a permanent solution to this problem and meet the demands. Membrane distillation processes have been preferred because they serve this purpose and are open to development and provide many advantages. The aim of this study is to investigate the effects of PVDF-HFP flat sheet membranes prepared at different concentrations by immersion precipitation method using mixed solvents on membrane distillation performance and the morphology of the prepared membranes.
Method: M1-M7 membranes were produced by immersion precipitation method from 12% PVDF-HFP, 3% PEG and 25%, 50%, and 75% membrane solutions of DMF, TMP, and DMAC solvents. After each membrane solution was prepared under the same ambient conditions and pretreatments, it was prepared in a coagulation bath containing distilled water.
Findings: The fluxes and desalination of the prepared M1-M7 membranes were determined in the DTMD system by using distilled water at different temperatures and then using 0.1 M NaCl as the feed solution. The M4 membrane has the highest flux value and the M7 membrane has the lowest flux value. While the removal rate in M4 decreased to 93% with the increase in temperature, it remained at 99% in M7. In general, when high flux values were reached, salt removals decreased with the increase in temperature. In addition, the morphological structures of the prepared membranes were also evaluated.
Result: The performance and morphological properties of each prepared M1-M7 membranes in the DTMD system were examined separately. It was observed that the flux increased with the increase of TMP in the solution, while the removals decreased. The reason for this is the morphology of the membrane that changes with the increase in concentration and its performance that changes with the increase in temperature. With the increase of DMF concentration, the fluxes gradually decreased, but better removals were obtained.
Keywords: PVDF-HFP, memrane distilation, phase inversion,production of membrane, DCMD