Bütanol geri kazanımı için nanokompozit poli (dimetilsiloksan) membran hazırlanması ve pervaporasyon performansının belirlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BÜŞRA DEMET
Danışman: Yavuz Salt
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yeşil ve sürdürülebilir enerji kaynaklarından biri olan biyoyakıtlar (biyobütanol gibi) enerji krizini ve iklim değişikliğini hafifletmek için umut verici alternatifler olarak büyük ilgi uyandırmıştır. Günümüzde biyoyakıt üretimi, sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak, fosil yakıtlara göre yenilenebilir ve temiz bir alternatif kaynaktır. Bütanol; biyokütle fermantasyonu ile üretilebilen 4 karbonlu bir alkoldür, Azot oksit (NOx) emisyonlarının azaltılmasına katkı sağlaması, düşük uçuculuk, üst ısıl değer gibi üstün özelliklere sahip olması, yakıt olarak kullanılmasını cazip kılar. Membran teknolojisi, geçirgen membranlar yardımıyla iki faz arasındaki maddelerin taşınmasına yönelik yaklaşımları kapsayan bir araştırma alanına sahiptir. Polimerik ve inorganik membranların kısıtlamalarını geride bırakabilmek için nanokompozit membranlar bir seçenek olarak karşımıza çıkmaktadır. Nanokompozitler membran malzemesinin performansını ve membran ömrünü artırmak için membran teknolojisinde uygulama bulmaktadır. Bütanolün sulu çözeltiden geri kazanılması için gelecek vadeden teknolojilerden biri pervaporasyondur ve ayırma işlemi düşük enerji ile gerçekleştirebilir. Bu çalışmada geleceğin önemli bir biyoyakıt maddesi olarak görülen bütanolün pervaporasyon ile geri kazanımı hedeflenmiştir. Bu amaçla polidimetilsiloksan polimeri ve nano dolgu malzemesi olarak silika kullanılmıştır. Membranlar hem dolgusuz hem de farklı oranlarda SiO2 nanopartikülleri dahil edilerek çözelti-döküm yöntemi ile hazırlanmıştır. Saf PDMS membrana SiO2 ilavesinin membranın kimyasal bağ yapısında meydana getirdiği değişim FTIR ile analiz edilmiştir. Membranların morfolojik yapıları ise SEM analizleri ile belirlenmiştir. Membranların besleme karışımındaki bileşenlere karşı seçimliliğini belirlemek için sorpsiyon deneyleri yapılarak bileşenleri tutma kapasiteleri belirlenmiştir. SiO2 dolgu miktarının ve proses sıcaklığının membranların ayırma performansına etkisi incelenmiştir. Dolgu oranının artmasıyla akı değerlerinde azalma, sıcaklığın artmasıyla artış olduğu saptanmıştır. En iyi ayırma performansı ağırlıkça %5 SiO2 dolgu oranı ve 50oC operasyon sıcaklığında elde edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda geliştirilen membranların izopropilalkol-bütanol-etanol çözeltilerinden bütanolü ayırmada sahip olduğu potansiyel ortaya konmuştur. Bu çalışma fermantasyon sonucu açığa çıkan karışımlardan biyoyakıtların geri kazanımı için yüksek performanslı karışık matris membranların hazırlanması konusunda fikir verebilir.