Halloysit katkılı hollow fiber ileri osmoz membranlarının üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Membran sistemlerinin günümüzde geliştirilmesiyle daha düşük enerji ihtiyacıve daha yüksek arıtma performansı sunan yenilikçi membran sistemleri ortayakonmuştur. Bunlardan birisi de ileri osmoz (İO) prosesidir. Osmoz prosesinde maddetaşınımını sağlayan sürücü kuvvet osmotik basınç olduğundan enerjiye ihtiyaçduyulmaz. Ancak ileri osmozun başlıca dezavantajları ters tuz akısı ve konsantrasyonpolarizasyonudur. Bu çalışmada İO ve nanoparçacık kullanımı avantajlarının bir aradabulunduğu bir membran üretimi hedeflenmiştir.Tez çalışması kapsamında, halloysit ile membran hidrofilisitesinin arttırması vepermabilitenin artması istenmektedir. Literatürde hem destek tabakada hem de aktiftabakada halloysit içeren İO membran üretimine ait bir çalışma bulunmamaktadır.Üretilen İO membranı hollow fiber (HF) morfolojisindedir. Destek tabakasıüretiminde polimer olarak polietersülfon (PES) ve polisülfon (PSf), katkı maddesiolarak da polivinilprolidon (PVP) kullanılmıştır. Membran performansını iyileştirmekamaçlı olarak halloysit (HNT) nanotüpleri belli oranlarda eklenmiştir. %0.01 HNTiçerikli PSf HF membranı optimum seçilerek ince film kaplama çalışmalarıgerçekleştirilmiştir. İlk defa bu çalışmada kullanılan HNT katkısı, HF membranıdestek tabaka özelliklerini iyileştirirken ince film kaplama verimini azalttığıgörülmüştür. Bu çalışmalar sonucunda HNT katkısız PSf membranı ile yaklaşık 12LMH su akısı ve %99.5 tuz tutunum performansıyla literatürde ortalama değerlerarasında yer alan bir HF İO membranı üretilmiştir.

Innovative membrane systems have been exhibited which have lower energyrequirement and higher treatment performance nowadays. One of these systems isforward osmosis (FO) process. Due to the driving force of material transport inosmosis process is osmotic pressure, energy is not required. However, majordrawbacks of this process are reverse salt flux and concentration polarization. In thisthesis, a membrane fabrication which has advantages of both forward osmosis andnanomaterial usage has been purposed.It is aimed to increase the water permeability and hydrophilicity of FOmembranes under favour of halloysite additive in this study. There is not any FOmembrane with halloysite addditive in suppport and/or active layer in the literature.FO membranes have been fabricated as hollow fiber (HF) morphology in thisthesis. Polyethersulphone (PES) and polysulphone (PSf) have been used as polymerand PVP has been used as additive for fabrication of support layer. Halloysitenanotube (HNT) has been used in several proportion to enhance the performance ofsupport layer membranes. PSf HF membrane with 0.01% HNT additive has beenchosen as optimum support layer and thin film composite tests have been carried outon the outer surface of this membrane. Thus, a HF membrane with HNT additive bothin support and active layer has been fabricated for the first time in the literature. As aresult of this thesis, a HF FO membrane derived from pure PSf support membrane hasbeen fabricated which has approximately 12 LMH pure water flux and 99.5% saltrejection.