Dimetilformamit/su karışımlarının sodyum aljinat, sodyum aljinat/poli(vinil alkol), sodyum aljinat/zeolit ve sodyum aljinat/poli(vinil alkol)/zeolit membranlar kullanılarak ayrılması
Separation of dimethylformamide/water mixtures using sodium alginate, sodium alginate/poli(vinil alkol), sodium alginate/zeolite and sodium alginate/poly(vinyl alcohol)/zeolite membranes
Yazar: SUAT KAHYA
Danışman: PROF. DR. OYA ŞANLI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Ayırma = Separation ; Dimetilformamid = Dimethylformamide ; Evapomasyon = Evapomeation ; Geçirgenlik = Permeability ; Pervaporasyon = Pervaporation ; Polimer karışımlar = Polymer blends ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Polivinil alkol = Polyvinyl alcohol ; Serbest hacim yöntemi = Free volume method ; Seçicilik = Selectivity

Özet:
Bu çalışmada, pervaporasyon (PV), evapomasyon (EV) ve sıcaklık farklı evapomasyon (TDEV) yöntemleri kullanılarak dimetilformamit (DMF)-su karışımlarının ayrılabilirlikleri araştırıldı. Ayırmada sodyum aljinat (NaAlg) esaslı membranlar kullanıldı. NaAlg; poli(vinil alkol) ve zeolit kullanılarak modifiye edildi. Hazırlanan membranlar Fourier transform infrared spektrometrisi (FTIR), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termal gravimetrik analiz (TGA) ve taramalı elektron mikroskopi (SEM) kullanılarak karakterize edildi.Deneysel çalışmalar; membran kalınlığının, çalışma sıcaklığının, membran bölgesi sıcaklığının ve besleme çözeltisi derişiminin geçiş hızı (akı) ve ayırma faktörü (seçicilik) üzerindeki etkisine yoğunlaştırıldı.Deneysel çalışmalar üç bölüm halinde gerçekleştirildi. Birinci bölümde pervaporasyon yöntemi kullanılarak NaAlg membranlar ile DMF-su karışımlarının ayrılması çalışıldı. %20 DMF (m/m) çözeltisi için optimum çalışma sıcaklığı 40 oC ve membran kalınlığı 60 ? m olarak tespit edildi.İkinci bölümde NaAlg/PVA alaşım membranlar hazırlandı. PV yöntemi kullanılarak, 40 oC çalışma sıcaklığı ve %20 DMF besleme çözeltisi derişiminde en uygun NaAlg/PVA oranı 80/20 (v/v) olarak belirlendi.Üçüncü bölümde NaAlg/zeolit ve NaAlg/PVA/zeolit kompozit membranlar hazırlandı ve hazırlanan membranlar DMF-su karışımlarının üç farklı yöntem (PV, EV ve TDEV) ile ayrılmasında kullanıldı. NaAlg/zeolit ve NaAlg/PVA/zeolit kompozit membranlar kullanılmasıyla geçiş hızının arttığı, ayırma faktörünün azaldığı belirlendi.Kullanılan dört farklı membran için geçiş hızı ve ayırma faktörünün kullanılan yönteme bağlı olarak değişiklik gösterdiği sonucuna varıldı. En yüksek ayırma faktörü değerine TDEV yönteminde ulaşıldı. Bununla birlikte PV ile elde edilen akı değerlerinin EV ve TDEV yöntemlerinde elde edilen değerlerden daha yüksek olduğu bulundu.

Abstract:
In this study, separation of dimethylformamide (DMF)-water mixtures was investigated using pervaporation (PV), evapomeation (EV) and temperature difference evapomeation (TDEV) methods. Sodium alginate (NaAlg) based membranes were used in the separation. NaAlg was modified using poly (vinyl alcohol) and zeolite. Membranes prepared were characterized using Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), differantial scanning calorimetry (DSC), thermal gravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM).Experimental studies were majored on the effect of membrane thickness, operating temperature, membrane surrounding temperature and the feed composition on the permeation rate (flux) and the separation factor (selectivity).Experimental studies were carried out in three parts. In the first part; DMF-water mixtures were separated using NaAlg membranes by pervaporation. The optimum operating temperature and membrane thickness were determined as 40 oC and 60 ? m for %20 DMF (v/v) solutions.In the second part; NaAlg/PVA blend membranes were prepared. Using PV technique, optimum NaAlg/PVA ratio was determined as 80/20 (m/m) for 20 wt% DMF mixtures at 40 oC.In the third part of the study; NaAlg/zeolite and NaAlg/PVA/zeolite composite membranes were prepared and the membranes prepared were used for DMF-water separation by three different methods (PV, VP and TDVP). It was determined that the permeation rate increased, the separation factor decreased by using NaAlg/zeolite and NaAlg/PVA/zeolite composite membranes.It was concluded that the permeation rates and separation factors change depending on the method used for four different membranes. The highest separation factors were attained in the TDEV method. Whereas the flux values obtained in PV was found to be higher than in VP and TDVP methods.