Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1998
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Emin Okumuş
Eş Danışman: TÜRKER GÜRKAN, LEVENT YILMAZ
Özet:öz PERVAPORASYON İÇİN PAN TEMELLİ KOMPOZİT MEMBRANLARININ GELİŞTİRİLMESİ Okumuş, Emin Doktora, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Türker GÜRKAN Yardımcı Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Levent YILMAZ Eylül 1998, 182 sayfa Son yıllarda, etanol gelişme gösteren alternatif bir yakıt olmuştur. Enerji-yoğun saflaştırma prosesleri etanolun önemini ortaya koymaktadır. Bir membranlı ayırma tekniği olan pervaporasyon, yakıt kalitesindeki alkolün susuzlaştınlmasmda konvansiyonel tekniklere göre enerji tasarrufu sağlayan bir alternatiftir. Bu teknikte sıvı bir karışım seçici bir membranın bir yüzeyi ile direk temas halindedir ve ürün gaz fazında diğer yüzeyden ayrılmaktadır. Membran performanslarının geliştirilmesi pervaporasyon prosesinin ekonomik fizibilitesi için çok önemlidir. Kullanılan membranlar kabul edilebilir bir seçiciliğin yanında yüksek bir akıya sakip olmalıdır. Dolayısıyla bu çalışmanın amacı; azeotropik orana yakın bir karışımda etil alkol ve suyu pervaporasyon tekniği ile VIayırabilecek, yeni bir membran geliştirmek ve dolgulu membranlar için taşınım mekanizması açıklayan yeni bir model ortaya koymaktır. Önceki pervaporasyon deney düzeneği, bazı modifikasyonlardan sonra kullanılmıştır. Besleme sıcaklığı ve ürün kısmi basmcı gibi proses parametreleri, modifiye edilen deney düzeneğinde kolayca kontrol edilebilmektedir. Membran performansım arttırmak için suya karşı yüksek duyarlığı olan PAN polimeri ile 13X, 3 A ve 4A zeolitleri kullanılmıştır. Bu amaç doğrultusunda yeni bir membran hazırlama tekniği geliştirilmiştir. Membran hazırlama ortamlarının membran performansına olan etkisi de incelenmiş ve dolgulu membranlann yapılarım özellikle kullanılan çözücünün ve tavlama sıcaklığının belirlediği ortaya çıkmıştır. Dolgulu membranlann kesitsel yapılan Taramalı Elektron Mikroskobu ile analiz edilmiş ve uygulanan membran hazırlama adımlan ile tabakalı bir yapı elde edilmiştir. Hazırlanan membranlar zeolitsiz, zeolit-dolgulu ve örtü katmam olmak üzere üç tabaka içermektedir. Bu tabakalann kalınlıklannm toplam membran kalınlığına göre oranlan zeolit içeriği ile değişmektedir. Besleme derişimi, ürün kısmi basıncı gibi deneysel parametrelerin membran performansına olan etkisi de incelenmiştir. Membran için saf su ve etanol geçirgenlikleri belirlendikten sonra ağırlıkça yüzde 50 ile 92 alkol derişimleri arasında besleme çözeltisinin akısı, belirlenmiştir. Beslemedeki etanol derişimi arttığında membranın suyu sevme özelliğinden dolayı şişmesi azalmış bundan dolayı akı azalmış ve seçicilik artmıştır. Homojen membranlarda ürün kısmi basıncı arttığında (0.5 ile 15 mmHg arası) suyun akısı lineer olarak yüzde 30 oranında azalmış fakat etanol akısı 1.4 kat artmıştır. Dolgulu membranlar için toplam akısı ürün kısmi basmcı ile yaklaşık yüzde 15 oranında azalmıştır. Bu çalışmada, zeolit tanelerinin polimer yapışma eklenmesinin membran performansına olan etkisi de ağırlıkça yüzde 0 ile 50 arasında incelenmiştir. Düşük zeolit oranlarında (ağırlıkça yüzde 0 ile 25), zeolitsiz katmanın; orta zeolit oranlarında (ağırlıkça yüzde 25-35), zeolit dolgulu katmandaki zeolitlerin; ve yüksekzeolit oranlarında (ağırlıkça yüzde 35-50), zeolit taneciklerinin polimer yapısına olan uyumluluğunun taşınım mekanizmasını kontrol edeceği düşünülmektedir. Optimum olan orta zeolit oranlarında, seçicilikte 7 kat düşme, akıda ise 9 kat artma olmuştur. Hazırlanan katmanlı membranlar için yeni bir model geliştirilmiştir. Bu model, karışık yapılı membranlann katmanlı morfolojileri için uygulanabilir. Katmanlı yapıdaki zeolit dolgulu membranlann performansları belli bir oranda geliştirilen model ile tahmin edilebilmektedir. Anahtar Kelimeler : Etanol-Su Ayırımı, Pervaporasyon, Karışık- Yapılı Membran, Zeolit-Dolgulu Membranlar. PAN Membram, Katmanlı Yapı..