Development of innovative polymeric membranes using green approaches for water and energy sustainability
Su ve enerji sürdürülebilirliği için yeşil yaklaşımlar kullanılarak yenilikçi polimerik membranların geliştirilmesi
- Tez No: 779902
- Danışmanlar: PROF. DR. SACİDE ALTINKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Membran teknolojileri, Polianilin, Polimerik membranlar, Sürdürülebilir üretim, Ultrafiltrasyon, Membrane technologies, Polyanilines, Polymeric membranes, Sustainable manufacturing, Ultrafiltration
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, membran teknolojisinin kimyasal süreçleri daha sürdürülebilir hale getirme potansiyelini göstermek için hızlı, basit ve kolayca ölçeklenebilir üretim prosedürlerine sahip yenilikçi polimerik membranlar geliştirildi. Bu kapsamda öncelikle, nano/mikropartikül üretimine membran teknolojisi entegre edilerek, geleneksel kurutma proseslerinin olumsuz kimyasal, çevresel ve ekonomik etkilerinin en aza indirilmesine odaklanılmıştır. Aside dayanıklı polianilin bazlı ultrafiltrasyon (UF) membranı ve çözücülere dayanıklı poli (eter imid sülfon) bazlı UF membranı, sırasıyla, alüminyum sülfat tozu ve silika tozu üretimleri için geliştirilmiştir. Geliştirilen yüksek performanslı ve kirlenmeye dirençli membranlar, sentez aşamasında kullanılan asidin/çözücünün geri kazanımını ve kurutma aşamasındaki enerji tüketiminin azaltılmasını sağlayarak, tozların üretimini daha sürdürülebilir ve çevre dostu hale getirmiştir. Tezin üçüncü bölümünde, biyodizel üretiminde kullanılmak üzere yüksek performansa sahip, kirlenmeye dirençli, alümina-kalsiyum oksit katalizörü ile modifiye edilmiş polietersülfon UF membranı geliştirilmiştir. Membran teknolojisinin reaksiyon mühendisliği ile birleştirilmesi, katalizör geri kazanım adımının ortadan kaldırılmasını, istenilen verime ulaşmak için gerekli reaksiyon süresinin kısalmasını ve enerji tüketiminin azalmasını sağlayarak, mevcut üretim yöntemlerine göre daha sürdürülebilir biyodizel üretimi gerçekleştirilmiştir. Tezin son bölümünde ise yüksek performanslı, biyolojik kirlilik önleyici/antibakteriyel sitrik asit katkılı polianilin bazlı UF membranı geliştirilmiştir. Tüm bu uygulamalarda membran üretiminde sürdürülebilir iyileştirmenin sağlanması bu tezin temel amacı olmuştur. Membran üretimindeki adım sayısı azaltılarak, membran üretimi sırasında oluşan atık su miktarı ve açığa çıkan zehirli atık miktarı en aza indirilmiş ve enerji tüketimi önemli ölçüde azaltılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, innovative polymeric membranes with fast, simple, and easily scalable manufacturing procedures were developed to demonstrate the potential of membrane technology in making chemical processes more sustainable. In this scope, firstly, it was focused on minimizing the adverse chemical, environmental, and economic effects of conventional drying processes by integrating membrane technology into the production of nano/microparticles. Acid-resistant polyaniline based ultrafiltration (UF) membrane and solvent-resistant poly (ether imide sulfone) based UF membrane were developed to produce aluminum sulfate powder and silica powder, respectively. The developed high-performance and antifouling membranes made the production of powders more sustainable and environmentally friendly by enabling the recovery of the acid/solvent used in the synthesis and the reduction of energy consumption for drying. The third part of the thesis focused on biodiesel production with a high-performance, antifouling, alumina-calcium oxide catalyst-modified polyethersulfone UF membrane. Combining membrane technology with reaction engineering allowed for the elimination of the catalyst recovery step, shortened the reaction time to reach a desirable yield, and reduced energy consumption, resulting in more sustainable biodiesel production than existing production techniques. In the last part of the thesis, a high-performance, antibiofouling/antibacterial citric acid doped polyaniline based UF membrane was developed. Ensuring sustainability improvement in membrane production in all applications was the main objective of this thesis. By reducing the number of steps in membrane production, the amount of wastewater generated, and toxic waste released during membrane production was minimized, and energy consumption was significantly reduced.
Benzer Tezler
- Gen tedavisi amaçlı nanotaşıyıcı platformların geliştirilmesi
Development of nanocarrier platforms for gene therapy
HAZAL PEKASIL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASUMAN BOZKIR
- Sustainable food packaging from hazelnut and artichoke agro-waste: Biodegradable film development using cellulosic and phenolic-rich extracts
Fındık ve enginar tarımsal atıklarından sürdürülebilir gıda ambalajı: Selülozik ve fenolik bileşenlerce zengin ekstraktlar kullanılarak biyobozunur film geliştirilmesi
İLAYDA HIZIR KADI
Doktora
İngilizce
2026
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Akıllı telefon ekranı atıklarından nadir toprak elementlerinin geri kazanımı için MOF membranının tasarımı ve uygulaması
Design and application of a MOF membrane for rare earth elements recovery from smartphone screen waste
MURAT CAN GİRGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU
DOÇ. DR. MEHMET ŞEREF SÖNMEZ
- Citric acid and dimer diol-based polyester membranes for food packaging applications
Gıda paketleme uygulamaları için sitrik asit ve dimer diol bazlı polyester membranlar
SARA AGHAEINEJAD AJBISHEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU
PROF. DR. EMRAH ÇAKMAKÇI
- Ters osmoz membranlarında yenilikçi aktif tabakaların geliştirilmesi
Development of novel active layers in reverse osmosis membranes
SERKAN GÜÇLÜ
Doktora
Türkçe
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU