PVA/CNT hibrid membran ile pervaporatif desalinasyon uygulaması
Pervaporative desalination study with PVA/CNT hybrid membrane
Yazar: BEYZANUR YILMAN
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER  DURMAZ HİLMİOĞLU ; DOÇ. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada gelecek vaad eden, enerji ihtiyacı düşük ve çevre dostu bir membran teknolojisi olan pervaporasyon ile desalinasyon çalışması yapılmıştır. Membran malzemesi olarak yüksek hidrofiliklikliğe sahip, mekanik dayanımı yüksek bir malzeme olan polivinil alkol (PVA) ve son zamanlarda desalinasyon alanında araştırmaları artan, akıyı arttırdığı ve membran kirliliğini azalttığı bilinen karbon nanotüpler ile çalışılmıştır. Karbon nanotüp katkılı membranların akıya ve tuz reddine etkileri incelenmiştir. Fonksiyonelleşmemiş (MWCNT) ve fonksiyonelleşmiş (MWCNT-COOH) çok duvarlı karbon nanotüpler farklı oranlarda PVA polimer çözeltisine katılarak hibrit membranlar hazırlanmıştır. Membranların karakterizasyonu için SEM, FT-IR, DSC ve TGA analizleri yapılmıştır. Fonksiyonelleşmiş karbon nanotüplerin membranda daha iyi dağılım sağladığı gözlenmiştir. MWCNT/PVA membranlar ile 1.000 ppm, 1.500 ppm ve 2.000 ppm NaCl ve her birinde 200 ppm KCl ve 200 ppm MgCl2 içeren çözeltiler ile 40ºC'de çalışılmıştır. MWCNT-COOH/PVA membranlar ile 10.000 ppm, 15.000 ppm, 20.000 ppm ve 30.000 ppm NaCl ve her birinde 1.000 KCl ve 1.000 MgCl2 içeren çözeltiler ile 40ºC'de çalışılmıştır. İyi sonuç veren membranlardan biriyle 50ºC ve 60ºC sıcaklıklarda desalinasyonları yapılıp sıcaklığın etkisi incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucu her iki tür karbon nanotüp içeren membranların akıyı arttırdığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, a desalination study was carried out with pervaporation, which is promising, low energy requirement and environmentally friendly membrane technology. Multi walled carbon nanotube (MWCNT) loaded PVA membranes were synthesized  and used to saline water. Polyvinyl alcohol (PVA) is a material with high hydrophilicity and high mechanical strength. Carbon nanotubes increase the flux and reduce membrane contamination. The effects of carbon nanotube doped membranes on flux and salt rejection were examined. Membranes were prepared using the solution-casting technique. Non-functionalized (MWCNT) and functionalized (MWCNT-COOH) multi-walled carbon nanotubes were incorporated in the different percentages into PVA solutions. Membranes were characterized using SEM,  TGA, DSC and FT-IR. Functionalized carbon nanotubes were observed to provide better distribution in the membrane. MWCNT/PVA membranes were performed with 1.000 ppm, 1.500 ppm and 2.000 ppm NaCl solutions at 40ºC. Each solutions consist 200 ppm KCl and 200 ppm MgCl2. MWCNT-COOH/PVA membranes were performed with 10.000 ppm, 15.000 ppm, 20.000 and 30.000 ppm NaCl solutions at 40ºC. Each solutions consist 1.000 ppm KCl and 1.000 ppm MgCl2. The effect of temperature on flux was examined with one of the best membranes at 50ºC and 60ºC. As a result of the experiments, it was observed that membranes containing both types of carbon nanotubes increased flux.