Nanoparçacık Katkılı İnce Boşluklu Fiber Ultrafiltrasyon Membranların Üretimi ve Performans Açısından Değerlendirilmesi
Nanoparçacık Katkılı İnce Boşluklu Fiber Ultrafiltrasyon Membranların Üretimi ve Performans Açısından Değerlendirilmesi
Yazar: Ateş-genceli, Esra; Şengür-taşdemir, Reyhan; Ürper, Gülsüm Melike; Türken, Türker; Koyuncu, İsmail
Dergi: Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Vol. 18 No. 1, 2017
Anahtar kelimeler: Nanoparçacık,TiO2,Çok Duvarlı Karbon Nanotüp (ÇDKNT),İnce Boşluklu Ultrafiltrasyon Membran

Su kaynaklarının orantısız dağılımı, nüfus artışı, endüstriyel faaliyetler ve küresel ısınma, global ve ulusal ölçekte su kıtlığı problemini hissedilir hale getirmektedir ve bunun yanında su kaynaklarının kirlenmesine neden olmaktadır. İçme suyu arıtımında uygulanan membran prosesler konvansiyonel sistemlere kıyasla daha az yer kaplamaları, neredeyse hiç kimyasal ihtiyacının olmaması, daha kaliteli çıkış suyu eldesi vb. gibi avantajara sahiptir. Bu çalışmada nanoparçacık içeren membranların üretimi için polisülfon polimeri içeren katkısız membran çözeltisi içine dört farklı konsantrasyonda (% 0.01; % 0.05; % 0.2; % 0.5) TiO2 (10-30 nm dış çapında) ve çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT)(20-30 nm dış çapında) ilave edilerek dokuz farklı ince boşluklu (hollow fiber (HF)) ultrafiltrasyon (UF) membranı üretilmiştir. Üretilen membranların karakterizasyonu, SEM, yüzey pürüzlülüğü, yüzey yükü, temas açısı, mekanik dayanımı, FTIR, vizkozite ölçümleri ile performans sonuçları ise saf su geçirgenliği, protein giderimi ve antitıkanma özellikleri ile belirlenmiştir. Nanoparçacık katkısız ve katkılı membranlar aynı membran dökme parametreleri kullanılarak üretilmiştir ve kullanılan nanoparçacıkların membranların özellikle geçirgenlik, mekanik dayanım ve antitıkanma özellikleri üzerine etkisi olacağı düşünüldüğünden hem konsantrasyon hem de nanoparçacık çeşidi açısından karşılaştırılmıştır. TiO2 eklentisi her konsantrasyon için membranların ayırma performansını arttırmıştır. ÇDKNT eklentisi ise beklendiği üzere membranların mekanik dayanımlarının artmasında etkili olmuştur. Deneysel verilerin saf membrana göre değerlendirilebilmesi için geçirgenlik, Young modülü, BSA giderimi ve geri dönüştürülebilir tıkanmanın geri dönüştürülemez tıkanmaya oranı verileri kullanılarak normalize edilmiştir. Sonuçlar bir bütün olarak değerlendirildiğinde yapılan bu çalışmada saf membrana kıyasla membran performansını % 0.2 TiO2 nanoparçacık katkısı ile üretilen membranlarda 5.2 kat, % 0.05 ÇDKNT katkısı ile üretilen membranlarda ise 3.2 kata kadar arttırdığı görülmüştür.

Su kaynaklarının orantısız dağılımı, nüfus artışı, endüstriyel faaliyetler ve küresel ısınma, global ve ulusal ölçekte su kıtlığı problemini hissedilir hale getirmektedir ve bunun yanında su kaynaklarının kirlenmesine neden olmaktadır. İçme suyu arıtımında uygulanan membran prosesler konvansiyonel sistemlere kıyasla daha az yer kaplamaları, neredeyse hiç kimyasal ihtiyacının olmaması, daha kaliteli çıkış suyu eldesi vb. gibi avantajara sahiptir. Bu çalışmada nanoparçacık içeren membranların üretimi için polisülfon polimeri içeren katkısız membran çözeltisi içine dört farklı konsantrasyonda (% 0.01; % 0.05; % 0.2; % 0.5) TiO2 (10-30 nm dış çapında) ve çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT)(20-30 nm dış çapında) ilave edilerek dokuz farklı ince boşluklu (hollow fiber (HF)) ultrafiltrasyon (UF) membranı üretilmiştir. Üretilen membranların karakterizasyonu, SEM, yüzey pürüzlülüğü, yüzey yükü, temas açısı, mekanik dayanımı, FTIR, vizkozite ölçümleri ile performans sonuçları ise saf su geçirgenliği, protein giderimi ve antitıkanma özellikleri ile belirlenmiştir. Nanoparçacık katkısız ve katkılı membranlar aynı membran dökme parametreleri kullanılarak üretilmiştir ve kullanılan nanoparçacıkların membranların özellikle geçirgenlik, mekanik dayanım ve antitıkanma özellikleri üzerine etkisi olacağı düşünüldüğünden hem konsantrasyon hem de nanoparçacık çeşidi açısından karşılaştırılmıştır. TiO2 eklentisi her konsantrasyon için membranların ayırma performansını arttırmıştır. ÇDKNT eklentisi ise beklendiği üzere membranların mekanik dayanımlarının artmasında etkili olmuştur. Deneysel verilerin saf membrana göre değerlendirilebilmesi için geçirgenlik, Young modülü, BSA giderimi ve geri dönüştürülebilir tıkanmanın geri dönüştürülemez tıkanmaya oranı verileri kullanılarak normalize edilmiştir. Sonuçlar bir bütün olarak değerlendirildiğinde yapılan bu çalışmada saf membrana kıyasla membran performansını % 0.2 TiO2 nanoparçacık katkısı ile üretilen membranlarda 5.2 kat, % 0.05 ÇDKNT katkısı ile üretilen membranlarda ise 3.2 kata kadar arttırdığı görülmüştür.