Asit/baz üretimi için bipolar membran üretimi

Abstract

Bipolar membranlar arafazları vasıtası ile suyu elektrik ortamında OH- ve H+ iyonlarına dönüştüren iyonikmembranlar olarak adlandırılırlar. Bu tezin amacı asit ve baz geri kazanımında kullanılacak bipolar membranıüretmek ve bu membranları elektrodiyaliz hücresinde kullanmaktır. Bu çalışmada toplam 5 uygulamasunulmuştur. Birinci uygulamada (çözücüsü kloroform olan BPM) çeşitli anyon değiştirici ve kalınlıklardenenerek döküm yapılmıştır. İkinci uygulamada (Çözücüsü kloroform olan ve FeCl3 ile adsorplanan) isebirinci uygulama şartlarına ilave olarak FeCl3 ile muamele edilmiştir. Üçüncü uygulamada, birinci uygulamadanfarklı olarak katyon ve anyon değiştirici tabakalar belli oranda karıştırılıp ara tabaka olarak dökülmüştür.Dördüncü uygulamada (Çözücüsü dimetilformamid olan) ise birinci uygulamadan farklı olarak çözücüsüdimetilformamid olan membranlar üretilmiştir. Son olarak beşinci uygulamada (Çözücüsü dimetilformamidolan ve polistrinden elde edilen PKMS'li), laboratuvar şartlarında polistrin'den poliklorometilstrin üretilipbipolar membranlar dökülmüştür. Çözücüsü kloroform olan bipolar membranların en düşük elektiriksel direnci4.77 ohm ile 5 nolu membran, en yüksek membran direnci ise 290 ohm ile 2 nolu membran olmuştur. Benzerölçümler diğer uygulama şartları için de belirlenmiştir. Çözücüsü kloroform olan ve FeCl3 ile adsorplanan endüşük bipolar membran direnci ise 9.24 ohm (17 nolu membran) en yüksek membran direnci ise 34 ohm (15 nolumembran) olarak hesaplanmıştır. Üçüncü uygulamada üretilen membranlar elektriği iletmemiştir. Çözücüsüdimetilformamid olan en düşük bipolar membran direnci 0.36 ohm (28 nolu membran), en yüksek membrandirenci ise 4,32 ohm (36 nolu membran) olarak belirlenmiştir. Çözücüsü dimetilformamid olan ve polistrindenelde edilen PKMS'li bipolar membranların en düşük bipolar membran direnci 1,5 ohm (37 nolu membran), enyüksek membran direnci ise 9 ohm (45 nolu membran) olarak belirlenmiştir.Ayrıca çözücüsü kloroform olan bipolar membranların Na2SO4 tuzundan H2SO4 üretiminde pH 3.84'den3.81'e ancak çözücüsü dimetilformamid olan bipolar membranlarda ise pH 3,7'den 2.57'e düşürüldüğü tespitedilmiştir. Aynı şekilde çözücüsü dimetilformamid olan ve polistrinden elde edilen PKMS'li bipolarmembranlarda pH 3.95'den 2.55'e düşürülmüşken, çözücüsü kloroform olan ve FeCl3 ile adsorplananmembranlarının kullanıldığı asit üretimi performansında pH 3.84' den 3.12'ye düşürülmüştür. Ayrıca tezkapsamında baz üretimi denemeleride yapılmıştır. Bu kapsamda çözücüsü dimetilformamid olan bipolarmembranlar pH'yı 10.96 dan 11.62'ye yükseltmiştir. Çözücüsü dimetilformamid olan ve polistrin'den elde edilenPKMS'li bipolar membranlar ise baz üretiminde pH'yı 9.15'den 10.35'e yükseltmiştir.Anahtar kelimeler: Bipolar membran, elektrodiyaliz, klorometilasyon, elektiriksel direnç

Bipolar membranes are called ionic membranes that convert water into OH- and H+ ions by using intermediatephases in the electrical system. The aim of this thesis is to produce bipolar membrane for acid and base recoveryand to use these membranes in electrodialysis cell. In this study, five application have been investigated. In thefirst application, different anion exchanger and thicknesses were studied and in the second application, the anionexchange layer was absorbed with FeCl3 after pouring cation exchange layer. In the third application, mixing ofanion exchange layer and cation exchange layer solution were poured as intermediate layer in contrast to the firstapplication. In the fourth application, dimettylformamide was used as solvent in contrast to the first application.In the fifth application, polychloromethylstryrene which produced from polystyrene to use for bipolar membranein laboratuar condition. In the bipolar membranes (BPM) with chloroform solvent, the lowest bipolarmembrane resistance was measured as 4.77 ohms (membrane 5) and the highest membrane resistance as 290ohms (membrane 2). In the BPMs with chloroform solvent+FeCl3 adsorbent, the lowest bipolar membraneresistance was 9.24 ohm (membrane 17) and the highest membrane resistance was 34 ohm (membrane 15).Membranes of third applications didn't conduct electiricity. In the BPMs with dimethylformamide solvent, thelowest bipolar membrane resistance was determined as 0.36 ohms (membrane 28) and the highest membraneresistance was as 4.32 ohms (membrane 36). In the BPMs with dimethylformamide solvent+producedpolychloromethylstyrene(PKMS), the lowest bipolar membrane resistance was determined as 1.5 ohm (37thmembrane) and the highest membrane resistance was 9 ohm (45th membrane).In addition, performance of production of H2SO4 from the Na2SO4 salt was also investigated. In the bipolarmembranes with chloroform solvent, pH decreased from 3.84 to 3.81, while the pH reduced from 3.7 to 2.57 inthe bipolar membranes with dimethylformamide solvent. In the same way, In the bipolar membranes withdimethylformamide solvent+produced PKMS, pH decreased from 3.95 to 2.55 and the pH decreased from 3.84to 3.12 in the bipolar membranes with chloroform solvent+FeCl3 adsorbent.In addition, base production tests were performed. In this context, bipolar membranes with solventdimethylformamide increased pH from 10.96 to 11.62 and BPM with dimethylformamide solvent+producedPKMS increased pH from 9.15 to 10.35 in base production.