Processing cellulose nanocrystal suspensions for aligned deposition
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: CEREN KOCAMAN
Eş Danışman: PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
Danışman: EMRE BÜKÜŞOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Üretim parametrelerini ayarlayarak membran performansı üzerinde hassas kontrol oldukça arzu edilir. 180 nm uzunluğunda ve 8 nm çapında selüloz nanokristalleri (CNC'ler) teğetsel akış filtrasyonu yoluyla gözenekli destek üzerinde biriktirerek ve ardından biriken tabakaya yüksek konsantrasyonlu AlCl3 çözeltisi nüfuz ettirerek tabakayı geri döndürülemez sekilde pıhtılastırarak ultrafiltrasyon membranları geliştirdik. Yeterince yüksek bir kesme hızında destek yüzeyinde CNC'ler akış yönünde hizalanarak nematik bir düzen gösterir. Nematik faza geçiş için kesme hızı, reoloji analizi, polarize optik mikroskopisi ve membran performansı birbirleriyle tutarlıydı yaklaşık olarak 10 sˆ–1 idi. Bir AlCl3 çözeltisinin kesme hizalı CNC tortusu içinden geçmesi, itici elektrostatik etkileşimleri tarayarak CNC katmanını stabilize etti ve kararlı CNC katmanı elde edildi. Yüzey kesme hızı 10'dan 50 sˆ–1'a değiştirildiğinde, CNC'lerin sıra parametresi 0,17'den 0,7'ye yükseldi ve Mavi Dekstran (5 kDa) için reddetme %82'den %92,7'ye yükseldi ve β-laktoglobulin (18 kDa) %89.6'dan %93.7'ye yükseldi. Biriktirme sırasında nanokristaller arasındaki elektrostatik etkileşimleri değiştirerek, CNC süspansiyonlarının iyonik gücü ve pH'ı değiştirilerek, membran performansı ayarlandı. CNC süspansiyonlarının NaCl konsantrasyonunun 0'dan 25 mM'ye arttırılması, Mavi Dekstran (5 kDa) reddini yüksek teğetsel akış hızında %92,7'den %97'ye ve düşük teğetsel akış hızında %82'den %97'ye yükseltti. Yüksek teğetsel akış hızında üretilen membranlar için,NaCl konsantrasyonu 0'dan 25 mM'ye yükseldiğinde β-laktoglobulin (18 kDa) reddi %93,7'den %98'e yükseldi. CNC süspansiyonlarının artan pH'ı ayrıca, biriken katmandaki CNC'ler arasında daha küçük bir genel parçacıklar arası mesafe anlamına gelen prob molekül reddini de arttırdı. CNC membranlarının saf su geçirgenlikleri, benzer ayırma özelliklerine sahip ticari membranlarla karşılaştırılabilir ölçekteydi. Polarize optik mikroskobu analizleri, CNC'lerin ve bunların kümelerinin veya taktoidlerinin hizalanmasının CNC tortularının morfolojisini etkilediğini gösterdi. Her durumda, CNC membran yapıları ve performansları, uygulaması kolay parametrelerle ayarlandı. Sonuç olarak, seçici tabakayı oluşturmak için sulu CNC süspansiyonlarını kullanan, ultrafiltrasyon membranlarının reddetme özelliklerini kontrol etmek için basit ve ölçeklenebilir bir yöntem geliştirilmiştir.