Yıl 2020, Cilt , Sayı 18, Sayfalar 711 - 718 2020-04-15

Klinoptilolit Dolgulu PVA Membranların Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Pervaporasyon ile Desalinasyon Çalışması

Berk TIRNAKÇI [1] , Yavuz SALT [2] , İnci SALT [3] , Seyfullah KEYF [4]


Membran prosesleri; son yıllarda birçok alanda kendine uygulama alanı bulduğu gibi, tuzlu sudan temiz su eldesine dair çalışmalarda da dikkatleri üzerine çekmektedir. Desalinasyon uygulamalarında büyük oranda termal işlemler kullanılmaktadır. Bununla beraber membran uygulamaları su kıtlığının önüne geçebilmek amacıyla büyük önem kazanmaktadır. Membran prosesleri arasında pervaporasyon (yarı seçici buharlaşma), desalinasyona yönelik olarak büyük potansiyele sahiptir ve yoğun membranlar kullanılarak sıvı karışımları ayırmak için kullanılan bir membran prosesidir. Poli(vinilalkol) (PVA) mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan toksik olmayan, suda çözünebilir, biyobozunur, yarı kristalin sentetik bir polimerdir ve pervaporasyon desalinasyon çalışmalarında yüksek performanslı membranların hazırlanmasında yüksek hidrofilitesinden dolayı önemli bir seçenektir. Membranlar genellikle üç ana kategoriye göre sınıflandırılabilir: organik membranlar, inorganik membranlar ve kompozit membranlar. Polimerik matrislere zeolit gibi inorganik malzeme dolgulamaları ile kompozit karışık matrisli membranların (MMM) hazırlanması mümkündür ve bu sayede membran polimer matris ile inorganik dolgu malzemesinin olumlu yönleri polimer membranın fiziksel, kimyasal ve termal özelliklerini iyileştirmek amacıyla tek bir yapıda birleştirilebilir. Bu çalışma kapsamında dolgusuz ve klinoptilolit dolgulanmış (ağırlıkça %10) çapraz bağlı PVA kompozit membranlar çözelti-döküm tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Hazırlanan membranların farklı sıcaklıklarda (30, 40, 50°C) saf su sorpsiyonları belirlenmiş ve pervaporasyon ile desalinasyon çalışmaları 30°C sıcaklıkta 35 g/L NaCl içeren sentetik deniz suyu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan membranlar; taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Dolgusuz PVA ve klinoptilolit dolgulu PVA membranlar için sırasıyla; 1,1712 kg/m2h ve 0,8271 kg/m2h akı ve permeat numunelerinin iletkenlikleri ölçülerek %99,82 ve %99,89 tuz alıkoyma değerleri elde edilmiştir. Hazırlanan membranların desalinasyon uygulamalarında umut verici özelliklere sahip olduğu ortaya konmuştur.
Pervaporasyon, poli(vinilalkol), klinoptilolit, desalinasyon
  • Ahmed, F.E., Hashaikeh, R., & Hilal, N. (2019). Solar powered desalination-Technology, energy and future outlook. Desalination, 453, 54-76.
  • An, W., Zhou, X., Liu, X., Chai, P.W., Kuznicki, T., & Kuznicki, S.M. (2014). Natural zeolite clinoptilolite-phosphate composite Membranes for water desalination by pervaporation. Journal of Membrane Science, 470, 431-438.
  • Dong, J., Xu, Z., Yang, S., Murad, S., Hinkle, K.R. (2015). Zeolite membranes for ion separation from aqueous solutions. Current Opinion in Chemical Engineering, 8, 15-20.
  • Drioli, E., Stankiewicz, A.I., & Macedonio F. (2011). Membrane engineering in process intensification—an overview. Journal of Membrane Science, 380, 1–8.
  • Huang R.Y.M. (1991). Pervaporation Membrane Separation Process, Amsterdam: Elsevier.
  • Humplik, T., Lee, J., O’Hern, S.C., Fellman, B.A., Baig, M.A., Hassan, S.F., Atieh, M.A., Rahman, F., Laoui, T., Karnik, R., & Wang E.N. (2011). Nanostructured materials for water desalination. Nanotechnology, 22, 292001.
  • Koohsaryan, E., & Anbia, M. (2016). Nanosized and hierarchical zeolites: A short review. Chinese Journal of Catalysis, 37, 447-467.
  • Kosinov, N., Gascon, J., Kapteijn, F., & Hensen, E.J.M. (2016). Recent developments in zeolite membranes for gas separation. Journal of Membrane Science, 499, 65-79.
  • Kowalczyk, P., Sprynskyy, M., Terzyk, A.P., Lebedynets, M., Namiesnik, J., & Buszewski, B. (2006). Porous structure of natural and modified clinoptilolites. Journal of Colloid and Interface Science, 297, 77–85.
  • Noble R. D., & Stern S. A. (1995). Membrane Separations Technology, Principles and Applications. Amsterdam: Elsevier.
  • Reis, E.F., Campos, F.S., Lage, A.P., Leite, R.C., Heneine, L.G., Vasconcelos, W.L., Mansur, H.S. (2006). Synthesis and characterization of poly(vinyl alcohol) hydrogels and hybrids for rMPB70 protein adsorption. Materials Research, 9, 185-191.
  • Salt Y., Arçevik E., Ekinci B. (2014). Sorption and Pervaporation Results of Clinoptilolite Filled Poly(vinylalcohol) Membrane Prepared for Dehydration of Aqueous Organic Mixtures, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 92(3), 503-510.
  • Salt, Y., Hasanoğlu, A., Salt, İ., Keleşer, S., Özkan, S., & Dinçer, S. (2005). Pervaporation separation of ethylacetate-water mixtures through a crosslinked poly(vinylalcohol) membrane. Vacuum, 79, 215-220.
  • Swenson, B., Tanchuk, B., Gupta, A., An, W., & Kuznicki, S.M. (2012). Pervaporative desalination of water using natural zeolite membranes. Desalination, 285, 68-72.
  • Wang, Q., Li, N., Bolto, B., Hoang, M., & Xie Z. (2016). Desalination by Pervaporation-A review. Desalination, 387, 46-60.
  • Yang C.-C. (2007). Synthesis and characterization of the cross-linked PVA/TiO2 composite polymer membrane for alkaline DMFC. Journal of Membrane Science, 288, 51-60.
  • Yang C.-C., Li Y.J., & Liou T.-H. (2011). Preparation of novel poly (vinyl alcohol)/SiO2 nanocomposite membranes by a sol–gel process and their application on alkaline DMFCs. Desalination, 276, 366-372.
  • Yilman, B., Nigiz, F.U., Aytaç, A., & Hilmioglu, N.D. (2018). Multi-walled carbon nanotube doped PVA membrane for desalination. Water Supply, 19, 1229-1237.
  • Zhu, L., Wang, J., Guo, L., & Shen J. (2011). Study on the preparation and properties of the PVA/SiO2 hybrid coating on BOPP film via sol-gel process. Advanced Materials Research, 239-242, 1956-1959.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0002-4391-6364
Yazar: Berk TIRNAKÇI
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-1375-6953
Yazar: Yavuz SALT (Sorumlu Yazar)
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-2702-5991
Yazar: İnci SALT
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0001-8846-0674
Yazar: Seyfullah KEYF
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 15 Nisan 2020

APA TIRNAKÇI, B , SALT, Y , SALT, İ , KEYF, S . (2020). Klinoptilolit Dolgulu PVA Membranların Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Pervaporasyon ile Desalinasyon Çalışması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (18) , 711-718 . DOI: 10.31590/ejosat.682928