İnce film kompozit membranlar ile enerji üretimi ve mikrokirletici giderimi

Abstract

Bu tezin temel amacı, ince film kompozit membranların PRO prosesi ile enerji üretim potansiyelini ve membranların mikrokirletici giderim performanslarını değerlendirmektir. Bunun yanında, seçilen ticari membranların hidrofiliklik, membran dayanımı, su geçirgenliği, ters tuz akısı, basınç dayanıklılığı gibi özelliklerinin iyileştirilmesi ve performanslarının arttırılması için L-DOPA ve nanomalzemeler ile yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. BW30 ve SW30 membranlarının yüzeyleri L-DOPA, L-DOPA+SiO2 ve L-DOPA+TiO2 nanomalzemeleri ile modifiye edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, membranların modifikasyonunun osmotik basınçtan enerji üretimini arttırdığı tespit edilmiştir. Modifikasyon çalışmaları, membran enerji üretim potansiyeli BW30 membran için 10 bar basınçta 0,18 W/m2'den 1,34 W/m2 ve SW30 membran için 5 bar basınçta 0,07 W/m2'den 0,34' W/m2 değerine arttığını ortaya koymuştur. Mikrokirletici giderimi çalışmalarında Yeşilırmak havzasında kirlilik oluşturan Irgarol 1051 ve Dikofol pestisitlerinin (1000 µg/L) BW30, SW30 ve GE-AD membranlarla 2 farklı basınçta (10 ve 20 bar) giderim performansları test edilmiştir. TFC membran filtrasyon ile Irgarol 1051 giderimi çalışmalarında en iyi arıtım 10 barda BW30 membran ile %98,8 giderim verimi olarak elde edilmiştir. Benzer şekilde, Dikofol için GE-AD membran ile 20 barda %99,1 giderim verimi gözlenmiştir. Sonuç olarak, TFC membranlar PRO prosesi ile enerji üretiminde ve mikrokirletici gideriminde yüksek performansa ile umut vaat etmektedir.

The main purpose of this thesis is to evaluate the different energy production potential of the thin film composite membranes by PRO process and the micropollutants removal performance of the membranes. In addition, surface modification was carried out with L-DOPA and nanomaterials to improve the properties of the selected commercial membranes such as hydrophilicity, membrane strength, water permeability, reverse salt flux, and pressure resistance. The surfaces of the BW30 and SW30 membranes have been modified with L-DOPA, L-DOPA + SiO2 and L-DOPA + TiO2 nanomaterials. According to the results, it has been determined that the modification of the membranes increases the energy production from osmotic pressure. The result of the modification studies revealed that membrane energy production potential increased from 0.18 W/m2 to 1.34 W/m2 at 10 bar pressure for BW30 membrane and an increase from 0.07 W/m2 to 0.34 W/m2 at 5 bar pressure for SW30 membrane. Removal performances of Irgarol 1051 and Dikofol pesticides (1000 µg/L) which are polluting in Yeşilırmak basin with BW30, SW30 and GE-AD membranes at 2 different pressures (10 and 20 bar) were tested in micropollurant removal studies. In Irgarol 1051 removal studies with TFC membrane filtration, the highest removal was obtained as 98.8% efficiency with BW30 membrane at 10 bar. Similarly, 99.1% removal efficiency was observed at 20 bar with GE-AD membrane for Dikofol. As a result, TFC membranes are promising with high performance in energy production and microcontaminant removal with PRO process.