Akademik Veri Yönetim Sistemi
Çulfaz Emecen P. Z. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2012 - 2014
Mikrofiltrasyon, yaklaşık 0.1 - 10 µm boyutunda gözenekler içeren membranlar kullanılarak bir sıvı içerisindeki bakteriler ve asıltı halindeki parçacıkların ayrılması işlemine denir. Mikrofiltrasyonda genellikle polimer membranlar kullanılmakta ve bu membranların büyük çoğunluğu çözmeyen ile faz değişimi yöntemi ile yapılmaktadır. Bu yöntem, bir polimer çözeltisinin polimeri çözmeyen ancak polimerin çözücüsü ile tamamen karışabilen bir başka çözücü (çözmeyen) ile temas ettirilerek faz değişimine uğratılmasına dayanır. Mikrofiltrasyonda kullanılan membranların bir kısmı film, bir kısmı kovuklu elyaf (hollow fiber) şeklindedir. Kovuklu elyaf şeklinin avantajları birim hacimde yüksek membran alanı içerebilmesi ve membranın fiziksel temizliğinin ters yönden basınç uygulanarak basit ve tekrarlanabilir biçimde gerçekleştirilebilmesidir. Bu nedenle kovuklu elyaf membranlar film şeklinde membranlara kıyasla daha çok tercih edilir.
Çözmeyen ile faz değişimi yöntemi kullanılarak mikrofiltrasyon membranlarının üretiminde en sık kullanılan polimerlerden biri poli(eter sülfon)'dur (PES). Bu polimerin temel avantajı yüksek mekanik, kimyasal ve ısıl dayanıklılığıdır. Bununla birlikte, hidrofobik özellikte bir polimer olması PES'i membran kirlenmesine karşı dirençsiz kılmaktadır. Mikrofiltrasyon işlemi sırasında membranın gözeneklerinden geçemeyen çözünmüş ve asıltı halindeki maddelerin membranın yüzeyinde veya gözeneklerinin içinde birikmesine membran kirlenmesi (membrane fouling) adı verilir. Mikrofiltrasyonda verim, kullanılan membranın özelliklerinin yanında büyük ölçüde ayırma işlemi sırasında oluşan membran kirlenmesinin miktarı ve temizlenebilirliği tarafından belirlenmektedir.
Membran kirlenmesini azaltmak için uygulanan yöntemler arasında en pratik olanlarından biri membran hazırlarken kullanılan polimer çözeltisine kirlenmeye karşı dirençli hidrofilik katkı maddeleri ekleyerek membranın yüzeyini membran tarafından geçirilmeyen maddelerin tutunamayacağı hale getirmektir. Bu projede protein tutunmasına karşı direnci yüksek bir malzeme olan poli(etilen oksit) (PEO) içeren çeşiti katkı maddeleri kullanılarak kirlenmeye dirençli PES kovuklu elyaf mikrofiltrasyon membranları üretilecektir.
Membranlar üretildikten sonra kirlenmeye karşı dirençleri ölçülecektir. Bu, sabit süzüntü akısında kademeli olarak akıyı artırıp azaltarak yapılacak, bu şekilde kullanılan her bir membranda kirlenmenin başladığı akı, kirlenmenin fiziksel yöntemlerle temizlenememeye başladığı akı ve kirlenme başladıktan sonraki kirlenme hızı gibi özellikler belirlenecektir. Farklı katkı maddeleri kullanılarak hazırlanan membranlar bu özellikler çerçevesinde kıyaslanacak, kirlenmeye karşı direnç oluşturması açısından en avantajlı katkı maddesi belirlenecektir.
Projede yapılması teklif edilen mikrofiltrasyona uygun kovuklu elyaf membran üretimi literatürdeki bu konudaki nadir çalışmalardan biri olacaktır. Bu membranların kirlenmeye karşı direnç oluşturacak bileşenler kullanılarak üretilmesi ise literatürde şu ana kadar çalışılmamıştır. Ayrıca Türkiyedeki üniversitelerde bilgimiz dahilinde kovuklu elyaf üretimi ilk kez yapılacaktır. Bu özelliklerden dolayı, önerilen projenin bilimsel birikime, projenin yürütüleceği kuruluşa ve ulusal ekonomiye önemli katkıları olacağı düşünülmektedir.