Hygiene and softening performance of washing machine integrated with nanofiltration membrane module system

Membran sistemleri, kullanımı dünya çapında gün geçtikçe artan bir teknolojidir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda membran sistemlerinin birçok alanda kullanımının yaygınlaştığı görülmektedir. Membran maliyetlerinin giderek azalması bu sistemlerin daha çok kullanılmasına olanak tanımıştır. Bu çalışmanın temel gerekçesi, mevcut çamaşır makinesi pazarında bulunan ürünlerin sağladığı yıkama performansının pazarda oldukça yakın değelerde declare edilmesi ve bu mevcut değerlerin iyileştirilmesine yönelik fark yaratacak alternative teknolojilerin uygulamaya alınmamış olmasıdır. Suyun yumuşatılması için ülkemizde üretilmiş olan özel dizayn NF membrane modüllerinin çamaşır makinesine entegre edilerek kullanılması tezin özgün yönünü oluşturmaktadır. İlk aşamada su yumuşatma amacıyla kullanılabilecek ticari nanofiltrasyon membrane türleri belirlenmiştir. Bu membrane tipleri NF90, Trisep ve NF270'dir. Dead-end metodu ile yapılan çalışmalar sonucunda Nf 270 ve NF 90 membranlarının su yumuşatma ve akı performansı istenilen değerlerde olduğu için, bu iki membrane tipi ile modül çalışmaları başlamıştır. Modül çalışmalarından önce, modül yapımında kullanılacak olan uygun spacer seçmek için CFD analizi yapılmıştır. CFD analizinden çıkan sonuçlara göre basınç ve hız değişimi en az olan 0.66 mm kalınlığa sahip spacer optimum spacer olarak seçilmiştir. Modüller istenen boyutlarda (4.5x 30 cm) ve istenilen membrane alanı (0.5 m2) olacak şekilde üretilmiştir. Modüllerin testleri cross-flow sistemde yapılmış, akı ve sertlik giderim verimleri takip edilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda NF90 modülünün performansı istenilen değerleri yakalamış ve çalışmaya bu modül ile devam edilmiştir. Sonrasında modülün uzun süreli performansı testi başlatılmıştır. Performans testi, modülün cross-flow sistemde sabit sıcaklık ve basınçta gün içinde 6 saat aktif kullanılması ve saatlik sertlik ve akı ölçümü yapılarak yürütülmüştür. Çamaşır makinesinin 2 günde 1 defa kullanılacağı varsayılarak yapılan testler 45 gün sürdürülmüş ve bu 45 günlük sürenin kullanıcı tarafında 3 aylık bir sürece tekabül ettiği düşünülmüştür. Test sonuçlarında NF 90 modülünün akı ve sertlik giderim verimlerinde büyük dalgalanmalar görülmemiştir. Bu durumda NF 90 modülünün 3 aylık kullanımdan sonra tıkanma problem yaşanmadığı ve modülün stabil bir şekilde çalıştığı gözlemlenmiştir. Arçelik tarafından modül entegrasyonu için uygun makine seçilmiş ve modül için tasarımı yapılmıştır. Öncelikle makine içine NF modül sistemi entegrasyonu SolidWorks programı ile çizilmiş ve simüle edilmiştir. Modüller ilk aşamada makine dışında manuel olarak çalıştırılmış ve yıkama performansındaki değişimler gözlemlenmiştir. Sonrasında, pompa, aktif karbon, NF modül ve depodan oluşan system makine içine yerleştirilmiş ve bu şartlar altında yıkama testleri başlatılmıştır. Yıkama testlerinden elde edilen sonuçlara göre, bu sistemin tüm referans lekelerin çıkarılması üzerinde performans arttırıcı etkisi olduğu saptanmıştır. Toplam leke çıkarma etkisine bakıldığında referans olarak seçilen çamaşır makinesinin leke çıkarma performansına göre artış olduğu görülmüştür. NF membrane modülü tarafından arıtılan suyun çamaşırlar üzerindeki bakteriyolojik büyümeye pozitif ya da negative sonuçları olup olmadığına bakılmıştır. Yapılan mikrobiyoloji analizlerinden çıkan sonuçlara göre, yumuşatılan suyun mikrobiyolojik açıdan temizlenmeye bir katkı sağlamadığı görülmüştür. 45 gün boyunca aktif olarak kullanılan NF 90 membranın otopsisi yapılmış ve tıkanmaya neden olacak inorganik birikime rastlanmamıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada elde edilen verilere göre kullanılan NF modül sistemi ile çamaşır makinesinin yıkama performansı arttırılmıştır. Çamaşır makinesine entegre edilebilen bu modüller yıkama performansını arttırmak için etkili bir yöntem olarak kullanılabilecektir.