TOA26 KUVVETLİ ASİDİK KATYON DEĞİŞTİRİCİ MEMBRAN HAZIRLANMASI VE TANIMLANMASI

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "TOA26 KUVVETLİ ASİDİK KATYON DEĞİŞTİRİCİ MEMBRAN HAZIRLANMASI VE TANIMLANMASI"

Serkan Öztoprak
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Yedinci Ulusal Kiya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, nadolu Üniversitesi, Eskişehir TO26 KUVVETLİ SİDİK KTYON DEĞİŞTİRİCİ MEMBRN HZIRLNMSI VE TNIMLNMSI Sane Çınarlı, Fata Dourcuk, Nilay Gizli, Mustafa Deircioğlu Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kiya Mühendisliği, 3500 Bornova-İzir e-posta: ÖZET Mebran teknolojisini kullanan ayıra süreçleri, diğer ayıra tekniklerine kıyasla daha ekonoik, verili ve hızlı olaları sebebiyle yaygınlaşaktadır. Özellikle atık su arıtıı ve atık sulardan ürün eldesi, proses ve içe suyunun hazırlanasında diğer ayıra teknikleriyle birlikte iyon değiştirici ebranlar kullanılaktadır. Bu çalışanın aacı, sudaki Na + iyonlarının ayrılasında kullanılacak olan kuvvetli asidik, heterojen yapıda katyon değiştirici ebranların üretii ve tanılanasıdır. Kullanılan alzeeler, polistiren-divinilbenzen kopolier gövde üzerinde sülfonik asit fonksiyonel grup içeren ticari iyon değiştirici reçine, ebran destek alzeesi olarak selüloz asetat, çözücü aseton, çözeyen foraid ve değişik derişilerde NaCl çözeltisidir. İzlenen ebran hazırlaa yöntei, öğüte, karıştıra, fil haline getire ve jelleştire adılarından oluşaktadır. Elde edilen ebranın tanılanası aacıyla, su içeriği, yoğunluğu, iyon değiştire kapasitesi ve Na + geçirgenliği belirleniştir. Mebranların su içeriği ve Na + geçirgenliği sırasıyla ortalaa, g-su/ g-yaş ebran ve 2.32x0-6 /s olarak bulunuştur. Mebranların yoğunluğu ve.052 g/l arasında, iyon değiştire kapasitesi ise ve.763 eq Na + / g-yaş ebran arasında değişektedir. nahtar Kelieler: Katyon değiştirici ebran, geçirgenlik.. GİRİŞ yıra işleleri ile ilgili teknolojiler, birçok endüstri uygulaasının öneli bir kısını oluşturaktadır. Yeni ayıra teknikleri, daha verili üretie yol açtığından gittikçe öne kazanaktadır. kışkan fazda ayıra problelerinin çözüünde, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, ikrofiltrasyon, difüzyon diyaliz ve elektrodiyaliz gibi ebran süreçleri cazip bir seçenek olarak ortaya çıkaktadır. İyon değiştirici ebran, katyon değiştirici ebranlar için katyonların anyon değiştirici ebran için anyonların geçişine izin veren iyon değiştirici alzeeden oluşan ince bir fildir. Bu tür ebranların yapısı iyon değiştirici reçinelerin yapısına benzer. Katyon değiştirici ebranlar, elektrodiyalizde anyon değiştirici ebranlarla birlikte diyafra olarak, tuzlu sudan içe suyu eldesinde ve etal kaplaada atık sudan etal tuzunun geri kazanıında kullanılır. Bu çalışanın aacı, sudaki Na + iyonlarının ayrılasında kullanılacak olan kuvvetli asidik, heterojen yapıda katyon değiştirici ebranların Evre Dönüşü yönteiyle üretii ve su içeriği, yoğunluğu, iyon değiştire kapasitesi, Na + geçirgenliği yollarıyla tanılanasıdır.

tr ÖZET Mebran teknolojisini kullanan ayıra süreçleri, diğer ayıra tekniklerine kıyasla daha ekonoik, verili ve hızlı olaları sebebiyle yaygınlaşaktadır.

2 Yedinci Ulusal Kiya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, nadolu Üniversitesi, Eskişehir 2. YÖNTEM 2.. Mebran Hazırlanası Katyon değiştirici olarak kullanılan polistiren-divinilbenzen kopolier tür sülfonik asit fonksiyonel grup içeren ticari iyon değiştirici reçineler vaku etüvünde 24 saat boyunca kurutulur. Kurutulan reçineler öğütülür ve elenerek tanecik boyutu 250 µ nin altında olanlar toplanır. Selüloz asetat, aseton ve foraid karışıında çözülür ve 24 saat boyunca karıştırılır. Hazırlanan selüloz asetat çözeltisine, öğütülüp eleniş iyon değiştirici reçineler eklenir. Çözelti ve reçineden oluşan karışı düz bir ca üzerine dökülür ve özel bir bıçak yardııyla çekilir µ kalınlığında çekilen filler sıcaklık ayarlı su banyosunda, C de 90 dakika bekletilerek çözeltinin jelleşesi sağlanır. rdından ebran, 85 C deki su banyosunda 6 dakika bekletilerek gözenekli ve heterojen ebran yapısı sabitleniş olur Mebran Tanılanası 2.2. Su İçeriği ve Yoğunluğu Elde edilen ebran 00 L saf su içinde 24 saat bekletilir. Islak ebran tartılır (W w ) ve haci (V) hesaplanır. 60 C de 30 dakika boyunca kurutulur ve tekrar tartılır (W). Su içeriği (W c ) ve yaş ebran yoğunluğu (ρ) sırasıyla aşağıdaki gibi hesaplanır: W Ww = ( Ww W ) Ww ρ () V c = İyon Değiştire Kapasitesi Mebran 00 L M HCl çözeltisinde 24 saat bekletildikten sonra saf suyla 4 saat boyunca yıkanır. Daha sonra 50 L 0.0 M NaOH çözeltisinde 24 saat bekletilir. Katyon değiştire kapasitesi (IEC), çözeltideki Na + derişideki azaladan hesaplanır. şağıdaki denklede M i,na + ilk Na + derişii, M e,na + dengedeki Na + derişii ve W yaş ebranın kütlesidir: ( + + ina, ena, ) IEC = M M W (2) Geçirgenlik Geçirgenlik çalışaları, arasında ebran bulunan iki böleli test hücresinde gerçekleştirilir. NaCl çözeltisi ve saf su bulunan böleler sürekli karıştırılır. Mebran 500 pp NaCl çözeltisinde 24 saat boyunca bekletilir ve test hücresinin iki bölesi arasına yerleştirilir. Derişik böle 500 pp NaCl çözeltisi ile, seyreltik böle ise saf su ile doldurulur. Her iki böleden belirli zaan aralıklarında örnekler alınır ve bu örneklerin katyon derişileri S ile, bölelerdeki topla çözünüş katı iktarı (TDS) ise iletkenlik ölçerle tespit edilir. Mebranın Na + geçirgenliği aşağıdaki gibi hesaplanır: dc V = N dt dc C dt t C C i+ V t t N i+ i i C P = P = N (3) (4) (5) (6)

kurutulur. Kurutulan reçineler öğütülür ve elenerek tanecik boyutu 250 µ nin altında olanlar toplanır. Selüloz asetat, aseton ve foraid karışıında çözülür ve 24 saat boyunca karıştırılır.

3 Yedinci Ulusal Kiya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, nadolu Üniversitesi, Eskişehir Yukarıdaki denklede C derişik bölenin derişii, N akı, P seyreltik bölenin derişii, P ebranın geçirgenliği ve t geçen süredir. Cl - derişii ise belirli zaan aralıklarında alınan örneklerin 0. M gno 3 titrasyonu ile tespit edilir. 3. SONUÇLR Hazırlanan selüloz asetat çözeltisinin bileşii her deneyde, ağırlıkça %20 selüloz asetat, 3% foraid ve %67 aseton olak üzere sabit tutuldu. Farklı reçine oranları kullanılarak yapılan deney koşulları Çizelge de veriliştir. Çizelge. Deney koşulları Başlangıç Derişii, pp Na + Deney No g reçine/ g selüloz asetat Derişik böle Seyreltik böle 0,4 48,6 0,4 2 48,2 0,4 3,5 485,2 0, ,2 0,4 Hazırlanan iyon değiştirici ebranlarda gerçekleştirilen geçirgenlik testleri sonucunda, test hücresinin derişik ve seyreltik bölesindeki Na + ve Cl - derişilerinin zaanla değişii Şekil de veriliştir. 2,5 20,9 20,8 CCl -,D,2 Cderişik (ol/l) 20,7 20,6 20,5 20,4 20,3 CNa +,D 0,9 0,6 Cseyreltik (ol/l) 20,2 CNa +,S 0,3 20, t (dak) Şekil. Test hücresinin derişik ve seyreltik bölesindeki Na + ve Cl - derişilerinin zaanla değişii Şekil de görüldüğü üzere, Na + derişii beklendiği gibi test hücresinin derişik bölesinde zaanla azalırken, seyreltik bölesinde artakta ve 4 saat sonunda yatışkın değere erişektedir. Cl - derişii ise he derişik he de seyreltik bölede değişeektedir. Buna bağlı olarak hazırlanan ebranların anyon geçirisiz olduğu sonucuna varılaktadır. CCl -,S 0

titrasyonu ile tespit edilir. 3. SONUÇLR Hazırlanan selüloz asetat çözeltisinin bileşii her deneyde, ağırlıkça %20 selüloz asetat, 3% foraid ve %67 aseton olak üzere sabit tutuldu.

4 Yedinci Ulusal Kiya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, nadolu Üniversitesi, Eskişehir Farklı reçine iktarlarıyla hazırlanış ebranlarla yapılan deneylerde, test hücresindeki Na + derişilerinin zaanla değişii Şekil 2 de veriliştir. Buna göre test hücresinin derişik bölesindeki Na + derişiinin zaanla azaldığı, seyreltik bölesindekinin arttığı ve 4 saat sonunda yatışkın değere eriştiği gözleniştir. yrıca bu değerin başlangıç derişiine bağlı olarak değiştiği de Şekil 2 de görülektedir Deney_D Deney2_D Deney3_D Deney4_D Deney_S Deney2 S Deney3 S Deney4 S CNa +,D (g/l) CNa +,S (g/l) t (dak) 0 Şekil 2. Farklı reçine iktarlarıyla hazırlanış ebranlarla yapılan deneylerde, test hücresindeki Na + derişilerinin zaanla değişii. Farklı koşullarda hazırlanış ebranların su içeriği, yoğunluğu, iyon değiştire kapasitesi ve Na + içerikleri Çizelge 2 de sunuluştur. Çizelge 2. Deney sonuçları Deney Deney 2 Deney 3 Deney 4 Su içeriği, W c (g su/g yaş ebran) 0,5685 0,5653 0,5657 0,5524 Yoğunluğu, ρ (g/l) 0,7345,0520 0,8695,0380 IEC (eq Na + /L) 0,828 0,8540,0206,763 Na + geçirgenliği, P (/s) 2,27x0-6 2,42 x0-6 2,2 x0-6 2,46 x0-6 Dört farklı koşulda hazırlanış ebranlarda, reçine iktarı arttıkça iyon değiştire kapasitesi artarken, su içeriği ve Na + geçirgenliğinin değişediği tespit ediliştir. 4. KYNKLR [] V.K. Shahi, G.S. Triverdi, S.K. Thapy, R. Rangarajan, Studies on the electrocheical and pereation characteristics of asyetric charged porous ebranes, Journal of Colloid Interface Science, 262, [2] P. Prakash, D. Hoskins,. K. SenGupta, pplications of hoogeneous and heterogeneous cation-exchange ebranes in coagulant recovery fro water

Buna göre test hücresinin derişik bölesindeki Na + derişiinin zaanla azaldığı, seyreltik bölesindekinin arttığı ve 4 saat sonunda yatışkın değere eriştiği gözleniştir.

5 Yedinci Ulusal Kiya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, nadolu Üniversitesi, Eskişehir treatent plant residuals using Donnan ebrane process, Journal of Mebrane Science, 237, [3] R.K. Nagarale, G.S. Gohil, V.K. Shahi, Recent developents on ion-exchange ebranes and electro-ebrane processes dvances in Colloid and Interface Science, 9, [4] F. Helfferich, Ion Exchange, McGraw-Hill, New York, 962. [5] M.C. Porter, Handbook of Industrial Mebrane Technology, Noyes Publications, New Jersey, 990. [6] T. Sata, Ion Exchange Mebranes, Preparation, Characterization, Modification and pplication, Chlonne Engineers Corp. Ltd., 2002.

Recent developents on ion-exchange ebranes and electro-ebrane processes dvances in Colloid and Interface Science, 9, 97-30. [4] F.

Benzer belgeler

İKİLİ KARIŞIMLARDAN TEK VE ÇİFT DEĞERLİKLİ İYONLARIN ELEKTRODİYALİZ YÖNTEMİ İLE AYRILMALARI

İKİLİ KARIŞIMLARDAN TEK VE ÇİFT DEĞERLİKLİ İYONLARIN ELEKTRODİYALİZ YÖNTEMİ İLE AYRILMALARI H.KAHVECİ *, Ö.İPEK *, N.KABAY *, M.YÜKSEL *, M.AKÇAY * *Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği