Mikroalg hasadında membran proseslerin kullanımı ve işletme şartlarının optimizasyonu
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Harun ELCİK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehmet ÇAKMAKCI
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, mikroalgal kültürün sebep olduğu membran tıkanması esas alınarak mikroalg hasadı için en uygun membran yönteminin belirlenmesi amaçlanmıştır. Hasat çalışmalarında, ticari ve laboratuvar ortamında üretilen polimerik düz plaka membranlar ve farklı konfigürasyonlara sahip seramik membranlar kullanılmıştır. Membran tıkanmasını azaltmak için tıkanmaya dirençli ve yüksek akıya sahip hidrofilik yardımcı polimer katkılı polisülfon (PS) membranlar laboratuvar ortamında üretilmiştir. Membran özelliklerini iyileştirmek için hidrofilik yardımcı polimer olarak Pluronik F 127 kullanılmıştır. Üretilen membranların morfolojileri, yüzey pürüzlülükleri, kimyasal yapıları ve hidrofobisiteleri/hidrofilisiteleri gibi karakteristik özellikleri sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS), zayıflatılmış toplam yansıma fourier dönüşümü kızılötesi (ATR-FTIR) spektroskopisi ve temas açısı cihazları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Membranların hasat performanslarının belirlenmesi amacıyla, membran özelliklerinin ve işletme şartlarının membran tıkanması üzerindeki etkileri incelenmiştir, farklı temizleme prosedürleri ile tıkanmanın geri kazanılabilirliği araştırılmıştır, membran tıkanmasının filtrasyon dirençleri üzerindeki etkisi incelenmiştir, tıkanma mekanizmalarının daha iyi anlaşılabilmesi için kirlenmiş membranların karakterizasyonu SEM, EDS, ATR-FTIR ve temas açısı cihazları kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, membranların kritik ve limit akı değerleri, mikroalg hasat verimleri (mikroalg kazanma oranları, konsantrasyon ve hacimsel azaltma faktörleri) de incelenmiştir. Çalışma sonuçları, mikroalgal hücrelerin yanı sıra hücrelerin salgıladıkları hücre dışı organik maddelerin (polisakkaritler, proteinler, yağlar) de önemli ölçüde membran tıkanmasına sebep olduğunu göstermiştir. Membran sistemler karşılaştırıldığında, mikroalg hasadında batık membran sistemlerin belirli aralıklarla fiziksel (su veya hava ile) geri yıkamalar yapılarak uzun süre işletilebilmesinin mümkün olduğu görülmüştür. Kullanılan tüm membranlarda mikroalgal hücreler hem tersinir hem de tersinmez membran tıkanmasına sebep olmuştur. Polimerik membranlarda önemli ölçüde tersinmez membran tıkanması meydana gelmiştir. Seramik membranlar kullanılarak su ve hava ile yapılan temizleme çalışmalarında basınçlı havanın membran temizlenmesinde daha etkili olduğu görülmüştür. Bu çalışmada, batık membran sisteminde 0.1-1 µm gözenek çapına sahip seramik membranların belirli aralıklarda basınçlı hava ile temizlenerek mikroalg hasadında verimli bir şekilde kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.