Polivinil klorür esaslı ultrafiltrasyon membranların filtrasyon performansının plaka şekilli çinko oksit katkısı ile iyileştirilmesi ve akının modellenmesi

Bu tez çalışmasında, nanokompozit membran uygulamalarının önündeki engellerden biri olan nanotanecik topaklanmasına çözüm olabilecek kontrollü olarak bir araya getirilerek tasarlanmış çinko oksit tozları (MicNo®) ile hazırlanan membranların filtrasyon performansları, morfolojik ve yığın özellikleri belirlenmiş ve membran ara kesitindeki akış sayısal olarak modellenmiştir. Bu amaçla, faz dönüşümü tekniği ile hazırlanan PVC esaslı membranların en uygun döküm çözeltisi bileşimi su akısı ve sodyum aljinat (SA) giderimleri ile belirlenip tüm nanokompozit membranlar bu reçeteye göre hazırlanmıştır. Farklı yükleme oranlarında ticari ZnO nanotanecikleri (%0,25-2,0, a/a) ve MicNo® (%0,01-0,1, a/a) tozları ile hazırlanan nanokompozit membranların filtrasyon performansı su akısı, farklı kirletici giderimleri ve kirlenmeye karşı direnç özellikleri ile; yapısal özellikleri, ısıl ve mekanik dayanımları ise çeşitli analitik cihaz ve yöntemlerle belirlenmiştir. Ticari ZnO katkılı membranlar arasında en yüksek su akısı (420 L/m2sa) ve akı geri kazanım oranı (%90,2) membran matrisine %0,5 ZnO ilavesiyle ulaşılmıştır. %0,05 MicNo® plakaları varlığında hazırlanan PVC membranın su akısında (456 L/m2sa) saf ve %0,5 ticari ZnO içeren membranlara kıyasla sırasıyla, %30,6 ve %9'luk bir artış elde edilmiştir. MicNo® plakalarının membran matrisine ticari ZnO'ya kıyasla on kat daha az (%0,05) ilave edilmesine rağmen, MicNo®'ların hidrofilik özelliğe sahip geniş yüzey alanı nedeniyle oluşan membran homojen gözenek yapısı giderim ve kirlenmeye karşı direnç değerlerinin iyileşmesine olanak sağlamıştır. Ayrıca, membran gözeneklerindeki akışın simetrik ve asimetrik morfolojilere bağlı olarak sayısal olarak modellenmesiyle elde edilen sonuçların düşük transmembran basıncında elde edilen deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu belirlenmiştir.