Kitosandan hazırlanan hibrid membranlarda su ve uçucu organik maddelerin sorpsiyonu

Organik sıvı karışımlarının ayrılması ve organik çözücülerden suyun uzaklaştırılmasında yaygın olarak kullanılan yöntemlerin başında pervaporasyon ve adsorpsiyon gelmektedir. Doğal bir polimer olan kitosanın yüksek hidrofilikliği, iyi şekillendirme kabiliyeti ve kolay modifikasyonu özellikleri ile inorganik dolgu maddelerininin termal kararlılığı ve geniş yüzey alanlarının birleştirilerek hibrid kompozit membranların hazırlanması pervaporasyon ve adsorpsiyon açısından büyük avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada, deasetilasyon dereceleri farklı ( 82 ve 87) kitosan ve ticari sodyum bentonit örnekleri kullanılarak çözelti-döküm metoduyla homojen kitosan ve farklı kitosan:bentonit oranlarında (2:1, 1:1 ve 1:2) kitosan-bentonit hibrid kompozit membranlar hazırlandı. Hazırlanan membranların SEM-EDX ve FTIR analizleri gerçekleştirilerek fiziksel ve kimyasal yapı aydınlatılması yapıldı. Membranların farklı sıcaklıklarda (30-50 °C) şişme derecesi, su buharı sorpsiyonu, su buharı hızı ve geçirgenliği gibi mekanik özellikleri belirlendi. Membran performansına yönelik olarak da farklı sıcaklıklarda (30-50 °C) su sorpsionu, organik çözücü (metanol, etanol ve izopropil alkol) sorpsiyonu ve organik çözücü-su karışımlarının sorpsiyonu (dehidrasyon) deneysel çalışmaları yürütüldü. SEM-EDX ve FTIR analizi verilerinin değerlendirilmesi sonucunda kitosan ve bentonitin özelliklerine sahip yoğun hibrid kompozit membranların başarı ile elde edildiği belirlendi. Homojen kitosan membranların şişme derecelerinin kompozit membranlara göre yüksek olduğu ve kompozitte bentonit oranı arttıkça şişme derecesinin azaldığı gözlendi. Bununla birlikte sorpsiyon hızının ve geçirgenlik değerlerinin kompozit membrandaki bentonit oranının artmasıyla fazla değişmediği belirlendi. Homojen kitosan ve kitosan-bentonit hibrid kompozit membranlardaki etanol, metanol ve izopropil alkol saf organik çözücülerinin farklı sıcaklıklardaki (30, 40 ve 50 °C) sorpsiyon kapasitelerinin metanol>etanol>izopropil alkol sırasında artış gösterdiği görüldü. Her üç bileşen için bütün membranlardaki sorpsiyon prosesinin fiziksel adsorpsiyon olduğu ve maksimum sorpsiyonun 40 °C civarında elde edilebileceği sonucuna ulaşıldı. Alkol sorpsiyon kapasitesilerinde membrandaki bentonit oranının artmasıyla artış görüldü. Alkol-su karışımlarının hazırlanan membranlardaki sorpsiyon kapasiteleri karışımdaki alkol oranının artmasıyla azalma olduğu belirlendi. Bununla birlikte kompozit membrandaki bentonit oranının artmasıyla genel olarak sorpsiyon kapasitelerinde artış gözlendi.