Polilaktik asit temelli membranlar kullanılarak ileri teknolojiler ile desalinasyon ve bor giderimi

Abstract

Bu tez çalışmasında çevre dostu membran teknolojilerinden olan pervaporasyon ve vakum membran distilasyon prosesleri kullanılmıştır. Aynı zamanda yenilenebilir kaynaklardan elde edilen polilaktik asit (PLA) temelli membranlar üretilmiştir. Metal organik kafeslerden (MOF) olan MIL-140A ve MIL-140B sentezi ve karakterizasyonu yapılmıştır. Membranların yapısına MIL-140A ve halloysit nanotüp (HNT) malzemeleri dahil edilmiştir. Bu membranlar pervaporasyon için gözeneksiz yapıda ve vakum membran distilasyon için ise gözenekli yapıda hazırlanmıştır. Üretilen bu membranlara karakterizasyon testleri yapılmıştır. Pervaporasyon ile desalinasyon çalışması yapılmıştır. En yüksek akı %2 NaCl çözeltisinde, 50°C sıcaklıkta ve 30 mbar basınçta %5 HNT katkılı PLA membranda akı 3,1 kg/m2sa ve %3 MIL-140A katkılı PLA membranda akı 3,8 kg/m2sa olarak hesaplanmıştır. Bu membranların tuz reddi sonuçları %99,85 üzerinde sonuçlar vermiştir. Bu membranlar ile optimizasyon çalışması yapılmıştır ve model oluşturulmuştur. Pervaporasyon ve vakum membran distilasyonu karşılaştırmak için benzer koşullarda (aynı sıcaklıkta ve aynı bor konsantrasyonunda) bor giderimi yapılmıştır. Sonuç olarak yapılan deneyler sonucunda iki yöntemde de en yüksek akı sonuçları yüksek sıcaklıkta (70°C) ve düşük bor konsantrasyonunda (6 ppm) hesaplanmıştır. Pervaporasyonda en yüksek akı 8 kg/m2sa ve bor reddi %99,99 olarak hesaplanmıştır. Vakum membran distilasyonda ise en yüksek akı 11,33 kg/m2sa ve bor reddi %99,99 olarak hesaplanmıştır.

In this thesis, pervaporation and vacuum membrane distillation processes, which are environmentally friendly membrane technologies, were used. At the same time, polylactic acid (PLA) based membranes obtained from renewable resources have been produced. Synthesis and characterization of MIL-140A and MIL-140B from metal organic frameworks (MOFs). MIL-140A and halloysite nanotubes (HNT) materials are included in the structure of the membranes. These membranes are prepared in non-porous structure for pervaporation and porous structure for vacuum membrane distillation. Characterization tests were performed on these produced membranes. Desalination study was performed by pervaporation. The highest flux was calculated as 3.1 kg/m2h in 5% HNT added PLA membrane and 3.8 kg/m2h in 3% MIL-140A added PLA membrane at 2% NaCl solution, 50°C temperature and 30 mbar pressure. The salt rejection results of these membranes gave results above 99.85%. Optimization studies were carried out with these membranes and a model was created. Boron removal was performed under similar conditions (at the same temperature and boron concentration) to compare pervaporation and vacuum membrane distillation. As a result, as a result of the experiments, the highest flux results in both methods were calculated at high temperature (70°C) and low boron concentration (6 ppm). In pervaporation, the highest flux was calculated as 8 kg/m2h and boron rejection 99.99%. In vacuum membrane distillation, the highest flux was calculated as 11.33 kg/m2h and boron rejection 99.99%.