Membrane fabrication via shear induced deposition and chemical stabilization of cellulose nanocrystals
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BERK CAN İÇTEN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Pınar Zeynep Çulfaz Emecen
Eş Danışman: Emre Büküşoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, selüloz nanokristalleri (SNK) ile bir membran oluşturma yöntemi ve kimyasal çapraz bağlanması gösterilmiştir. SNK gibi koloidler ile membran üretimiyle gözenek boyutlarının ayarlanabilmesi ve gözenek yapısı kristaller arası boşluklar olacağından dar bir gözenek boyu dağılımı elde edilmesi amaçlanmıştır. TEMPO ((2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl) selüloz nanokristal süspansiyonları AgNO3 ve potasyum persülfatla (KPS) çapraz bağlanmıştır. Çapraz bağlama sırasında parçacık boyutunun 2 saatin ardından stabilize olduğu bulanıklık ölçümü ile gözlenmiştir. Buna ek olarak, membran üretimi için optimal çapraz bağlama karışımının %0,08 KPS ve %0,36 AgNO3 olduğu sonucuna varılmıştır. Elde edilen TEMPO SNK süspansiyonları içine NaCl eklenerek veya eklenmeyerek gözenekli bir destek yüzeyine çapraz akı altında biriktirilmiş ve oluşan katman gümüş nitrat ve potasyum persülfatla çapraz bağlanarak stabilize edilmiştir. TEMPO SNK'ların yerleştirme sırasında tuz eklenmediği ve ardından çapraz bağlandığı durumda etanol solüsyonunda 1 haftaya kadar, devamlı filtrasyonda ise 2 gün stabil kaldığı görülmüştür. Desülfasyon ardından TEMPO oksidasyona uğramış SNKlarla üretilen membranların mavi dekstran (5 kDa) performansının azaldığı gözlenmiştir. Bu azalma büyük ihtimalle desülfasyon sebebiyle yüzey yükünün azalması sonucu Donnan dışlaması etkisinin azalması kaynaklıdır. Membranlarda iç stresin azaltılması ve oluşan çatlakların azaltılabilmesi için süspansiyonlara depozisyon sırasında 100 mM NaCl eklenmiştir. Depozisyon ardından membranlar çapraz bağlanmış ve elde edilen membranların stabilitesinin 5 gün devamlı saf su filtrasyonunda ve günlük mavi dekstran (5 kDa) reddi testinde %95 red oranında sabit kalabildiği görülmüştür. Ayrıca, elde edilen membranların tuz eklenmesinin ardından kolesterik simetri davranışı gösterdiği görülmüştür. Elde edilen Kolesterik yapı ıslakken görünür renkte Bragg yansıması gösterirken, kurutulduğunda ise perde aralığının ultraviyole bölgeye geçtiği görülmüştür.