Developing a biological nox removal system by using hollow fiber membrane biofilm reactor
Hollow fiber membran biyofilm reaktör kullanarak biyolojik nox giderim sistemi geliştirilmesi
- Tez No: 620841
- Danışmanlar: DOÇ. DR. PINAR ERGENEKON
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Biyoteknoloji, Environmental Engineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, baca gazı emisyonlarındaki azot oksit (NO) kirliliğinin giderilmesi için biyolojik bir hava kirliliği kontrol teknolojisinin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Arıtma teknolojisi, NO'nun yüksek kütle transfer verimine sahip içi boşluklu lif membran biyofilm reaktör (HFMB) kullanılarak biyolojik denitrifikasyon ile azot gazına indirgenmesine dayanmaktadır. Bu amaçla iki farklı membran malzemesi kullanılarak hazırlanan biyoreaktörlerde NO giderimi araştırılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında mikro gözenekli PVDF membran, NO ile bağ yaptığı bilinen demir porfirin ile modifiye edilerek reaktörde kullanılmıştır. Bu sayede, NO içi boşluklu lif membran içerisinden dışarıdaki biyofilm ve suya doğru transfer olurken demir porfirin ile yapacağı bağ yardımıyla reaktörde kalış süresi arttırılacaktır. Modifiye edilen membran yüzeyi temas açısı ölçer, FTIR, SEM, EDS ve XPS teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Maksimum verim modifiye edilmiş PVDF ile %97.7, modifiye edilmemiş PVDF membran biyofilm reaktörde ise %86.3 olarak elde edilmiştir. 403.1 mg/m2·gün NO giriş yükleme hızlarında porfirin modifiyeli PVDF membrane biyofilm reaktör, NO giderim hızını 348 mg NO/m2·gün'den 372.1 mg NO/m2·gün'e arttırmıştır. 16S rRNA tür analizi sonucunda reaktör içerisinde Dysgonomonas gadei'nin baskın bir tür olduğu gözlenmiştir. İkinci aşamada ise gözeneksiz PDMS membran kullanılarak farklı gaz işletme şartlarında membran biyofilm reaktörün NO giderim performansı incelenmiştir. Membran biyofilm reaktörler açık uçlu ya da kapalı uçlu olarak işletilebilmektedir. Bu çalışmada membran biyofilm reaktörün kesikli olarak açık uç, kapalı uç şeklinde dönüştürülerek biyolojik NO denitrifikasyonunda kullanılması için önerilmiştir. Maksimum giderim verimi %91 ve giderim hızı 40 mg NO/m2·gün olarak elde edilmiştir. Reaktörün gaz besleme modu sürekli açık uçlu işletilmesi yerine kesikli olarak açık uç/kapalı uç şeklinde değiştirildiğinde giderim verimine %51 oranında katkı sağladığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
This dissertation aims to develop a new biological air pollution control technology for the treatment of NO in flue gases. The technology based on biological reduction of NO to nitrogen in a hollow fiber membrane biofilm reactor (HFMB) which provides higher mass transfer efficiency. In this dissertation, NO removal performance of HFMB designed with two different membrane materials was investigated. In the first part of the study, microporous PVDF membrane modified with iron-porphyrin, which has high affinity to NO, was used in the reactor. Thus, the retention time of NO during diffusion from lumen of the hollow fiber towards biofilm and liquid side can be increased in the reactor via binding to iron-porphyrin. Surface of the modified membrane was characterized by contact angle goniometer, FTIR, SEM, EDS, and XPS. The maximum removal efficiency of modified PVDF and unmodified PVDF based HFMB was achieved as 97.7% and 86.3%, respectively. Porphyrin modified PVDF based HFMB increased the elimination capacity from 348 mg NO/m2·day to 372.1 mg NO/m2·day at an inlet NO loading rate of 403.1 mg/m2·day. As a result of 16S rRNA gene sequencing analysis, Dysgonomonas gadei was observed as the most predominant species in the reactor. In the second part of the study, non-porous PDMS mebrane was used to investigate NO removal performance of HFMB under different gas supplying mode. Membrane biofilm reactor can be operated in open-end and closed-end gas supplying mode. In this study, periodic change of gas supplying mode from open-end to closed-end of HFMB for NO denitrification was suggested. The maximum removal efficiency was achieved as 91% with an elimination capacity of 40 mg NO/m2·day. The change in gas supplying strategy from continous open-end mode to periodical open-end/closed-end mode enhanced the removal efficiency an additional 51%.
Benzer Tezler
- İşyerlerinde aktif gürültü kontrol yöntemi ile gürültü seviyesinin azaltılmasına ilişkin bir sistemin geliştirilmesi
Developing A system for reducing the noise level by using active noise control method in workplaces
TOLGA ÖZKAN
Doktora
Türkçe
2021
Çalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileriİstanbul Gedik Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YAĞIMLI
- Seri bağlı geri devirli aktif çamur sistemlerinde biyolojik kalıcı ürün oluşumunun modellenmesi
Modelling of biological microbial product formation in activated sludge systems in series with recycle
FEHİMAN ÇİNER
- Üretim sistemlerinin maliyet analizi
Generation systems cost analysis
MEHMET KURBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NESRİN TARKAN
- High-throughput production of drug-loaded microparticles using a microfabricated nozzle array
Mikrofabrikasyonlu nozul dizisi kullanilarak ilaç yüklü mikropartiküllerin yüksek kapasiteli üretimi
SÜLEYMAN ÇELİK
Doktora
İngilizce
2025
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULHALİM KILIÇ
- Azot oksitlerin jet-loop reaktörde kimyasal ve biyokimyasal arıtımının incelenmesi
An investigation of chemical and biochemical NOx removal in a jet-loop reactor
NALAN İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR ERGENEKON