Karbon nanotüp katkılı poliakrilonitril fiberlerin ileri ozmoz membranlarında destek tabakası olarak hazırlanması

Membran sistemlerinde karşılaşılan sorunların (tıkanma, konsantrasyon polarizasyon, zamana bağlı olarak akı azalması gibi) minimize edilebilmesi için membran sentezi konusunda birçok çalışma yapılmaktadır. Elektrikle eğirme yöntemi ile membran hazırlamak bu sentez yöntemlerine örnek verilebilir. İleri ozmoz atıksu arıtımı, desalinasyon gibi proseslerde kullanılan basınç tahrikli membran proseslerine alternatif bir membran prosesidir. İO proseslerinde, su transferi için doğal itici güç seyreltik çözelti ile konsantre çekme çözeltisi arasındaki ozmotik basınç farkıdır. İO membranlarının su geri kazanımının yüksek olması, düşük tıkanma eğilimi ve işletiminde neredeyse yok denebilecek kadar az enerji tüketiminin olması gibi birçok avantajı bulunmaktadır. Membranlarda seçici tabakaya mekanik ve yapısall destek sağlamak için bir destek tabakası bulunmaktadır. Mevcut membran sistemlerinde kullanılan destek tabakası (yaygın olarak Polietilen tereftalat İO membranlarında kullanıldığında kalınlığının verdiği dezavantajlardan dolayı membran performansını etkilemektedir. İO membranları için ideal destek tabakasının minimum kalınlıkta ve yüksek poroziteye sahip olması arzu edilen bir durumdur. Elektrikle eğirme yöntemi kullanılarak hazırlanan ultra ince fiberler istenilen bu özelliklerin her ikisine de sahiptir. Bu çalışmanın amacı İO membranları için elektrikle eğirme yöntemi kullanılarak saf ve karbon nanotüp katkılı poliakrilonitril fiberlerin üretilmesidir. Bu tez çalışması 4 adımda gerçekleştirilmiştir. İlk adımda, ham çok duvarlı KNT'ler H2SO4/HNO 3 asit çözeltisi kullanılarak fonksiyonlaştırılmıştır. İkinci adımda, elektrikle eğirme yöntemi kullanılarak saf PAN ve KNT katkılı PAN fiberler elde edilmiştir. Üretilen fiberlerin karakterizasyonu elektron tarama mikroskobu, geçirimli elektron mikroskobu, Fourier kızılötesi dönüşüm spektrometresi ve kalınlık ölçümleri ile yapılmıştır. Ek olarak KNT eklenmesinin viskoziteye etkisinin belirlenebilmesi için viskozite ölçümleri yapılmıştır. Üçüncü adımda, üretilen fiberler üzerine saf polisülfon ve KNT katkılı PSf destek tabakaları hazırlanmıştır. Daha sonra dördüncü adımda, sentezlenen PSf destek tabakasının üzerine ara yüzey polimerizasyon yöntemi kullanılarak saf poliamit ve KNT katkılı PA aktif tabakası sentezlenmiş ve 3 katmanlı İO membranları üretilmiştir. Üretilen İO membranlarının ters ozmoz sistemi kullanılarak saf su ve tuz akıları ile tuz giderim verimleri belirlenmiştir. Ayrıca, İO sistemi kullanılarak da saf su ve tuz akıları belirlenmiş ve İO membranlarının performansları incelenmiştir. Bunun yanında üretilen İO membranlarının karakterizasyonu için su tutma kapasitesi, FTIR, temas açısı, SEM analizleri yapılmıştır. Bunlara ek olarak tez kapsamında sentezlenen İO membranları Hydration Technologies Innovations firmasına ait ticari Dried Cartridge membranı ile kıyaslanmıştır. Tez çalışması sırasında sentezlenen 3 katmanlı İO membranı, HTI firmasına ait ticari İO membranına göre fiberlerin kullanımı ve KNT ilave edilmesinden dolayı saf su akıları, tuz akıları ve tuz giderim verimi bakımından daha iyi performans göstermiştir.