Sülfonlanmış polisülfon ve poli(laktik asit)/polisülfon karışımlarının membran özelliklerinin karşılaştırılması

Abstract

Nüfusun artması ve çevrenin kirlenmesi ile birlikte sanayileşme ve bilinçsiz tüketim su kaynaklarının kirlenmesine sebep olmuştur. Son zamanlarda, kaynakların sınırlı oluşu ile birlikte endüstriyel atık suların arıtımı ve tekrar kullanımı gündeme gelmiştir. Kimya, petrokimya, çevre, eczacılık, ilaç, gıda, günlük gıdalar, meyve konsantresi, kağıt, tekstil, elektronik endüstrisi ve benzeri endüstriler membranlar ile arıtımın kullanıldığı başlıca alanlar içerisinde yer almaktadır.Polisülfon(PSf), özellikle membran üretiminde kullanılan ve yeniden üretilebilirlik, membranlarda gözenek büyüklüğünün kontrol edilebilirliği, yüksek termal kararlılık, kimyasal kararlılık ve mükemmel mekanik performans gibi özelliklere sahip bir polimerik malzemedir. PSf esaslı membranlar, hemodiyaliz, atık su arıtımı ve geridönüşümü, yiyecek ve içecek işlemlerinde, gaz ayırmada kullanılanılmaktadır. Bunun yanında polisülfonun yüksek hammadde fiyatı, yüksek işleme sıcaklıkları gibi sebeplerinden dolayı maliyetli üretim dezavantajı vardır. PSf'nin bu dezavantajlarını azaltabilmek için biyopolimerlerle blendleri geliştirilmektedir. Poli(laktik asit)'in (PLA) maliyetinin düşük olması, hidrofobik özelliğinin PSf'ye nazaran düşük, film oluşturabilme özelliklerinin iyi olması ve biyobozunurluğu sebebiyle tercih edilen bir polimerdir.Bu çalışmada üretilecek membran malzemesinin hidrofilitesini artırmak için iki farklı yol denemiştir. İlkinde, PSf'nun poli(laktik asit) ile farklı oranlarda blendleri yapılarak daha ucuz ve daha hidrofilik membran malzemesi elde etmek amaçlanmaktadır. Blend filmleri çözeltiden dökme yöntemiyle çekilmiştir. Ters faz dönüşüm metoduyla ise membranları elde edilmiştir. Bu membran filmlerin mekanik özellikleri ve membran özellikleri incelenmiştir. İkinci yol olarak da polisülfonun hidrofilikliğini geliştirmek amacıyla H2SO4, ClSO3H ve trimetilsililklorosülfonat (TMSCS) reaktifleriyle sülfonasyon modifikasyonunun yapılmasıdır. Sülfonlanmış polisülfonların (SPSf) termal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. İncelemeler sonucu ideal reaktifin TMSCS olduğu sonucuna varılmıştır. PSf'nin TMSCS ile sülfonasyon reaksiyonunda sülfonasyon yüzdeleri artırılarak hidrofilikliği geliştirilmeye çalışılmıştır. Farklı oranlarda sülfonasyon yüzdesine sahip SPSf'lerin termal ve mekanik özellikleri incelendikten sonra en ideal sülfonasyon oranına sahip SPSf ile çözeltiden dökme yöntemi aracılığıyla filmler çekilip ters faz dönüşüm yöntemiyle membranları elde edilmiştir. Sülfonlanmış polisülfondan elde edilen membranların membran ve mekanik özellikleri incelenmiştir.

Unconscious comsumption, increasing population and enviromental pollution with the industrialization has led to contamination of water resources. Nowadays, treatment and reuse of industrial wastewater has became a current issue due to the limited resources. Chemical, petrochemical, environmental, pharmaceuticals, medicine, food, daily food, fruit concentrate, paper, textiles, electronics industry and other industries are located in main areas of treatment processing with membranes.Polysulfone, is used especially at membrane industry, has superior properties such as reproducibility, controlling pore size at membranes, high thermal stability, chemical stability, excellent mechanical performance. PSf based membranes are used at hemodialysis, wastewater treatment and recycling, food and beverage processing and gas separation processing. Besides, polysulfone has some disadvantages such as expensive raw material prices and cost of production due to the high processing temperatures. PSf/ biopolymer blends are developed to reduce these disadvantages. Poly(lactic acid) (PLA) is a preferable biopolymer due to having low cost, low hydrophobicity, good film forming properties and biodegredability.In this study, two methods were tried to increase hydrophilicity of membrane materials. In the first method, PLA/PSf blend were prepared at different ratio to increase hydrophility and decrease cost of membrane material. Blend films were obtained by phase inversion method and solution casting method. These membrane materials of mechanical and membrane properties were investigated.In the second method, PSf was sulfonated with H2SO4, ClSO3H and trimethylsilylchlorosulfonate (TMSCS) reactives to increase hydrophilicity. Thermal and mechanical properties of sulfonated polysulfones were investigated. TMSCS reactive was prefered for sulfonation of PSf according to analysis results. In sulfonation reaction of PSf with TMSCS, hydrophilicity was tried to improve by increasing of sulfonation rate. Sulfonated polysulfones with different rate were investigated mechanical and thermal properties. Film of SPSf having the optimum sulfonation rate was drawn by solution casting method. Membranes were obtained using phase inversion method and investigated membrane and mechanical properties.