Nanocellulose membranes via layer-by-layer assembly
Katman katman kaplanmış nanoselüloz membranlar
- Tez No: 875136
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN, PROF. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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.
Özet (Çeviri)
Membrane filtration is a cost-effective alternative to traditional separation processes and is diversely applied in treating aqueous streams. While organic solvents may be purified via membrane filtration, many common membrane materials are dissolved by organic solvents. Membranes were manufactured from cellulose for the investigation of their separation performance in aqueous environment as well as in Organic Solvent Ultrafiltration and Nanofiltration (OSU, OSN) applications. Integrally Skinned Asymmetric (ISA) cellulose acetate membranes were prepared via Nonsolvent Induced Phase Separation (NIPS) and chemically treated to form cellulose membranes of tunable charge. The membranes were tested in water, methanol (MeOH), dimethylformamide (DMF), and dimethylsulfoxide (DMSO). The Pure Solvent Permeabilites (PSP), dye rejections and Molecular Weight Cut-Off (MWCO) values were evaluated. Moreover, nanocellulose materials were synthesized, characterized and applied as Layer-by-Layer (LbL) coatings to cellulose ISA support membranes to improve the separation performance without significantly compromising PSP. The chemical and liquid crystal properties of these materials were studied. LbL self-assembled nanocellulose or nanocellulose / polyelectrolyte coatings were deposited onto the membranes. LbL modified membranes were tested under equivalent conditions and compared with the unmodified membranes. The Layer-by-Layer modified membranes were stable in the solvents tested for up to a week as evidenced by constant PSP and MWCO values. The separation performance was improved based on MWCO values (5-6kDa vs. 15kDa in water, 17-18kDa vs. >35kDa in MeOH, 3-5kDa vs. 8kDa in DMSO, 2-4kDa vs. 18kDa in DMF). The membranes were found to be significantly negatively charged and could reject small molecules based on their charge (complete rejection of Rose Bengal (RB) in water, up to 95% RB rejection in MeOH). Consequently, the membranes were found to be promising for the separation of aqueous and organic solutions.
Benzer Tezler
- Membrane fabrication via shear induced deposition and chemical stabilization of cellulose nanocrystals
Tempo oksidasyonlu selüloz nanokristallerin yüzeyde kesme kuvveti ile biriktirilmesi ile membran üretimi ve kimyasal stabilizasyonu
BERK CAN İÇTEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR ZEYNEP ÇULFAZ EMECEN
DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
- Fabrication of thin film nanocomposite pressure retarded osmosis (PRO) membranes using cellulose nanocrystal (CNC) and evaluation of performances in the processes
Selüloz nanokristal kullanılarak ince film nanokompozit basınç geciktirmeli osmoz (BGO) membranlarının üretimi ve proseslerde performans testlerinin gerçekleştirilmesi
MEHMET EMİN PAŞAOĞLU
Doktora
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Çamaşır makinesi atık suyunun arıtımı ve yeniden kullanımı için selüloz nanofibril kaplamalı nanolif membranların geliştirilmesi
Development of cellulose nanofibrile coated nanofiber membranes for the treatment and reuse of washing machine wastewater
SEZER GENÇTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Filtrasyon uygulamaları için yüksek performanslı bimodal filtre kumaşlarının üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of high performance bimodal filter fabrics for filtration applications
MELİKE GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Ters iyontoforez yöntemi ile homosistein molekülünün girişimsel olmayan amperometrik metotla tayin edilmesi
An amperometric method for non-invasive determination of homocysteine molecule by reverse iontophoresis
EMEL EREN