Faz dönüşüm prosesiyle asimetrik polimer membranların hazırlanması

Abstract

ÖZET Membran, Avrupa Membran Bilim ve Teknoloji Demeği tarafından maddenin fazlar arasındaki transferine aktif veya pasif bir engel olarak hareket eden ve; iki fazı ayıran bir ara faz olarak tanımlanmaktadır. Son yıllarda membranlar ve membran prosesleri ticari öneme sahip endüstriyel ürünler olmuşlardır. Günümüzde membranlar deniz suyundan içilebilir su eldesinde, endüstriyel atıkların işlenmesinde, gazlardan hidrojenin geri kazanımında, kimya endüstrisindeki moleküler çözeltilerin saflaştırmalarında, konsantre hale getirilmelerinde, ya da fraksiyonlarına ayrılmalarında kullanılmaktadır. Asimetrik membranlar gözenekli madde üzerine desteklenmiş mikrogözenekli ya da gözeneksiz yarı geçirgen tabakaya sahiptir. Polimer çökeltilmesi ya da çözelti çökeltilmesi diye bilinen faz dönüşümü en önemli asimetrik membran hazırlama metodudur. Üç farklı teknik faz dönüşümüyle sentetik polimerik membranlann hazırlanması için kullanılır. Bu çalışmada, membranlar deneysel olarak üç farklı polimerden hazırlan mıştır. Selüloz asetat, poliviniliden florür ve poliakrilonitril. DMSO, DMAC, DMF, NMP ve aseton döküm çözeltisinin hazırlanmasında çözücü olarak kullanılmıştır. Lityumklorür, formamid, üre, magnezyum perklorat, PEG-400 ve PEG 35000 gibi bazı katkılar döküm çözeltisinde kullanılmıştır. Polimer çözeltisi bir bıçakla cam yüzey üzerine oda sıcaklığında dökülmüştür. 20°C ile 50°C arasındaki hava sıcaklığında 10 ve 180 saniye aralığındaki değişen sürelerin sonunda levha yüzeyi - 10 ile 90°C arasında değişen sıcaklıklardaki koagülasyon banyolarına daldırılmıştır. Deneysel çalışmada membran morfolojisi ile döküm çözeltisi bileşimi, buharlaştırma ve koagülasyon ortamı gibi bazı membran parametrelerindeki ilişki incelenmiştir. Membranlann morfolojisi taramalı electron mikroskop (SEM : scanning electron microscopy) kullanılarak incelenmiştir. IX

SUMMARY A membrane has been defined by the European Society of Membrane Science and Technology as an intervening phase, separating two phase and/or acting as an active or passive barrier to the transport of matter between phases. In recent years membranes and membrane processes have become industrial products of substantial technical and commercial importance. Membranes are used today to produce potable water from seawater, to treat industrial effluents, to recover hydrogen from off gases, or to fractionate, concentrate and purify molecular solutions in the chemical industry. Asymmetric membranes have a thin, finely microporous or dense permselective layer supported on a more open porous substrate. Phase inversion, also known as solution precipitation or polymer precipitation is the most important asymmetric membrane preparation method. Three different techniques are generally used for the preparation of the synthetic polymeric membranes by phase inversion. In this study, membranes are prepared from the three different polymers ; that is cellulose acetate, poly vinylidene fluoride, polyacrylonitrile. DMSO, DMAc, DMF, NMP and acetone served as solvents for the preparation of the casting solution. Some additives such as lithium chloride, formamide, urea, magnesium perchlorate, PEG400 and PEG35000 were used in the casting solution. Polymer solutions were cast at room temperature on a glass plate with a knife. After exposure in air at temperature ranging from 20 to 50°C for a period varying between 10 and 180 seconds, the plate was immersed in the coagulation bath which varried between -10 and 90°C. The morphology of membranes were investigated in relation some preparation variables such as casting solution composition, evaporation conditions and coagulations conditions. Morphology of the membranes was examined with a scanning electron microscope (SEM).