Fabrication and characterization of polyethersulfone hollow fiber membranes

Membran teknolojisi, su arıtma, tıp, biyoteknoloji, gıda, içecek ve metalurjik ayırma gibi bir çok proseste kullanılmaktadır. Bu çalışmada, polietersülfon (PES) ve gözenek oluşturucu polivinilpirolidon (PVP) (K30 ve K90) ile ince boşluklu fiber membranların üretilmesi ve karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Bu hedeflere ulaşmak için küçük ölçekli bir elyaf membran üretim düzeneği tasarlanmış ve imal edilmiştir. Ardından, Box-Behnken deney tasarımı (DOE) ile dört bağımsız girdi değişkeni (polimer konsantrasyonu, ek moleküler ağırlık, delik içi sıvısı bileşimi ile hava ile temas mesafesi) ve bağımlı çıktı değişkenleri (morfoloji, membran çapı, membran kalınlığı, saf su geçirgenliği, gözeneklilik, gözenek boyutu dağılımı) dikkate alınarak bir deney planı oluşturulmuştur. N, N-Dimetilformamide (DMF) çözücü olarak kullanılmıştır. Su ve % 96'lık etanol çözeltisi iç katılaştırıcı sıvısı olarak kullanılmıştır. Sonuç olarak; artan polimer konsantrasyonu ile membranların PWP'si azalmıştır. %17 'lik polimer konsantrasyonunda en düşük geçirgenlik 24.8 l/m2.s.bar' ken, en yüksek geçirgenlik değeri %11 'lik polimer konsantrasyonunda 452.2 l/m2.s.bar olarak tespit edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu analizleri K90 içeren gözenek oluşturucu katkılı membranlarda süngerimsi morfolojileri ortaya çıkarmıştır. Katılaştırıcı sıvı olarak su kullanımı, sütün şeklindeki hücre yapılarına yol açarken, katılaştırıcı olarak su ve alkol karışımları, değişen derecelerde gözenek boyutlarına sahip süngerimsi yapılar oluşturmuştur. Gözeneklilik değerleri %.46,6 - %72,2 arasında değişiklik göstermiştir. Polimer oranının artması, gözenekliliğin azalmasına neden olurken, katkı maddesi oranının artması gözenekliliğin artmasına yol açmıştır. Ortalama gözenek boyutları ve dağılımları, geniş bir dağılım göstermiştir. En yüksek saf su geçirgenliğine (PWP) sahip membranın ortalama gözenek boyutlarının, en düşük PWP'ye sahip membrandan 10 kat daha büyük olduğu tespit edilmiştir.