Cellulose ultrafiltration membranes for separation of nanoparticles from organic solvents
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: FEYZA ÖZÇELİK
Danışman: Pınar Zeynep Çulfaz Emecen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Nanoparçacık sentezinde konsantrasyon ve çözücü değişimine yönelik membran prosesleri, düşük enerji tüketimi ve sürekli bir prosese kolay entegrasyonu nedeniyle caziptir. Membranların nanoparçacıklarla kirlenmesi, bu ortamdaki parçacıkların değişen etkileşimleri sebebiyle etraftaki çözücü ortamına göre değişkenlik gösterebilir. Organik çözücü ultrafiltrasyonundaki birikim mekanizmasına dair anlayış elde etmek, bu uygulamanın kullanımı için çok önemlidir. Bu araştırmada, çözücülerin ve parçacıkların hidrofobikliğinin kirlenme üzerinde etkisini gözlemlemek için, DMOAP kaplamalı ve kaplamasız silika nanoparçacıkların selüloz membranla, suda, izopropil alkolde, etanolde, dimetil formamidde, ultrafiltrasyonu sırasındaki kek tabakası oluşumları incelenmiştir. Konsantrasyon ve diafiltrasyon deneyleri, silika nanoparçacık konsantrasyonunu arttırmak ve çözücüyü değiştirmek için yapılmıştır. Parçacık boyutu, geçirgenlik ve bulanıklık analizleriyle, kalınlık, gözeneklilik ve direnç gibi kek tabakası özellikleri hesaplanmıştır. Kaplamasız parçacıklarla, en yüksek kek direnci suda, en düşük dimetil formamidde gözlemlendi. En yüksek kek direncinin suda olması, Kozeny-Carman denklemi kullanılarak hesaplanan en az gözenekli kek sonucuyla uyumludur. Hidrofobikleştirilen parçacıklarla, en yüksek kek direnci dimetil formamidde, en düşük suda gözlemlenmiştir. En yüksek kek direncinin dimetil formamidde olması, 200μm olarak hesaplanan en kalın kek sonucuyla uyumludur. Artan parçacık-parçacık etkileşimiyle, hidrofobikleştirilen parçacıklar kaplamasız parçacıklardan önemli ölçüde daha yüksek kek direnci oluşturmuştur. Diafiltrasyon deneylerinde su hariç, kaplamalı ve kaplamasız parçacıkların ikisi de teğet akışın parçacıkların ana kütleye yeniden dağılmasında etkili olduğu izopropil alkolden etanole ve dimetil formamide geçişleri sırasında önemsiz derecede kek direnci oluşturdular. Sudaki kek direncinin diğer çözücülerdekinden önemli ölçüde daha şiddetli olması kek oluşumda ortam etkisini ortaya çıkarıyor. Sonuç olarak, farklı organik çözücülerde farklı birikim davranışı gösteren nanoparçacıkların konsantrasyonunda ve ortam değişiminde, organik çözücü ultrafiltrasyonu gelecek vaat eden bir yöntemdir.