Nanocellulose membranes via layer-by-layer assembly
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ONUR KAAN AYDIN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Pınar Zeynep Çulfaz Emecen
Eş Danışman: İrem Erel Göktepe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Membran ile sıvı ayırma, geleneksel sıvı ayırma süreçlerine ekonomik bir alternatiftir ve sulu çözeltilerin ayrımında sıklıkla kullanılır. Organik çözücüler de membranla ayrılabilir, ancak çoğu yaygın kullanılan membran malzemesi organik çözücülerde çözünür. Sulu çözelti ayrımı, organik çözücü ultrafiltrasyonu ve nanofiltrasyonu (OSU, OSN) uygulamalarında kullanılmak üzere selüloz membranlar hazırlandı. Bütünleşik kaplamalı asimetrik (ISA) selüloz asetat membranlar çöktürücü kaynaklı faz ayrımı (NIPS) yöntemiyle hazırlandı ve ardından kimyasal muamele ile elektrik yükü ayarlanabilen selüloz membranlara çevrildi. Hazırlanan membranlar su, metanol (MeOH), dimetilformamid (DMF), dimetilsülfoksit (DMSO) gibi farklı çözücülerde test edildi. Membranların saf çözücü geçirgenlikleri (PSP), boya tutulma oranları ve molekül ağırlığı ayırma sınırları (MWCO) belirlendi. Ayrıca nanoselüloz malzemeler sentezlendi, karakterize edildi ve ISA destek membranların geçirgenliğinden feragat etmeden ayrım verimini arttırmak için katman – katman kaplamada kullanıldı. Nanoselüloz sıvı kristal malzemelerin kimyasal ve koloidal özellikleri incelendi. Katman – katman (LbL) kendiliğinden yapılanma tekniği ile membran yüzeyine nanoselüloz veya nanoselüloz / polielektrolit kaplamalar uygulandı. Katman – katman kaplanan membranlar benzer şartlarda test edildi ve kaplanmamış membranlarla kıyaslandı. Katman – katman kaplanan membranlar deneylerde kullanılan çözücülerde bir hafta süresince kararlı davranış ve sabit PSP ve MWCO değerleri sergiledi. Kaplanan membranların ayrım verimi kaplanmamış membranlara kıyasla üstün bulundu (suda 5-6kDa'ya kıyasla 15kDa, metanolde 17-18kDa'ya kıyasla >35kDa, dimetilsülfoksitte 3-5kDa'ya kıyasla 8kDa, dimetilformamidde 2-4kDa'ya kıyasla 18kDa). Membranların önemli derecede eksi yüklü oldukları ve yük ayrımı yoluyla eksi yüklü küçük molekülleri tuttukları gözlemlendi (rose bengal (RB) boyasının sulu ortamda tamamen tutulması, metanolde %95'e kadar tutulması). Sonuç olarak membranlar sulu ve organik çözeltilerin ısıl işlemsiz, enerji tasarruflu ayrımı için uygun bulundu.