Biyoyakıt Bütanolün Metal Organik Kafes (MOF) içeren Karışık Matrisli UiO-66/PVA Membranlar Kullanılarak Pervaporasyon Prosesi ile Dehidrasyonu

Bu çalışmada geleceğin önemli bir biyoyakıt maddesi olarak görülen bütanolün pervaporasyon ile dehidrasyonu hedeflenmiştir. Bu amaçla UiO-66 yüklü karma matris PVA membranlar sentezlenmiştir. Membranlar çözeltiden döküm ve solvent buharlaştırma tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Saf PVA membrana UiO-66 ilavesinin membranın kimyasal bağ yapısında meydana getirdiği değişim FTIR ile analiz edilmiştir. Membranların morfolojik yapıları ise SEM analizleri ile belirlenmiştir. Membranların besleme karışımındaki bileşenlere ilgisini belirlemek için solvent tutma deneyleri yapılarak su ve bütanol tutma kapasiteleri belirlenmiştir. UiO-66 miktarının, besleme su konsantrasyonunun ve operasyon sıcaklığının membranın ayırma performansına etkisi incelenmiştir. En iyi ayırma performansı ağırlıkça %0.5 UiO-66 yükleme oranı, ağırlıkça %5 besleme su konsantrasyonu ve 40oC operasyon sıcaklığında elde edilmiştir.

Dehydration of Biofuel Butanol Using Mixed Matrix PVA/UiO-66 Membranes Containing Metal Organic Framework By Pervaporation Process

In this study, it was aimed to dehydration of butanol which has been seen as biofuel of future by pervaporation. For this purpose, UiO-66 loaded mixed matrix PVA membranes were synthesized.  Membranes were prepared by using solution casting and solvent evaporation method. The change of chemical bonds of pristine membrane with addition of UiO-66 was analyzed by using FTIR. Morphological structure of membrane was determined by SEM analysis. In order to determine the affinity of membranes on components in feed mixture, solvent uptake test had been done.  Effects of UiO-66 amount, feed water concentration and operation temperature were investigated on separation performance. The best separation performance had been determined as 0.5 wt.% of UiO-66 loading amount, 5 wt.% of feed water concentration and 40oC of temperature.

___

  • Baker, R.W., 2000. Encyclopedia of Separation Science, In Wilson, I.D., Adlard E.D., Cooke M., Poole C. F. (Eds.), Academic Press.Germany. Pp. 205-205.
  • Basile, A., De Falco M., Centi, G. ve Iaquaniello, G., 2016. Membrane Reactor Engineering: Applications for a Greener Process Industry, Wiley, United Kingdom, 344 p.
  • Dey, C., Kundu, T., Biswal, B.P., Mallick, A. ve Banerjee, R., 2013. Crystalline metal-organic frameworks (MOFs): synthesis, structure and function. Acta Crystallographica Section B, 70, 3-10.
  • Dong, Z., Liu, G., Liu, S., Liu, Z. ve Jin, W., 2014. High performance ceramic hollow fiber supported PDMS composite pervaporation membrane for bio-butanol recovery. Journal of Membrane Science, 450, 38-47.
  • Furukawa, H., Cordova, K.E., O'Keeffe, M. ve Yaghi, O.M., 2013. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science, 341, 1230444.
  • Gallego, L.T., Edwards, E., Lobiundo, G. ve Freitas dos Santos, L., 2002. Dehydration of water/t-butanol mixtures by pervaporation: comparative study of commercially available polymeric, microporous silica and zeolite membranes. Journal of Membrane Science, 197(1-2), 309–319.
  • Guo, W.F., Chung, T.S. ve Matsuura, T. 2004. Pervaporation study on the dehydration of aqueous butanol solutions: a comparison of flux vs. permeance, separation factor vs. selectivity. Journal of Membrane Science, 245(1-2), 199–210.
  • Hua, D., Ong, Y.K., Wang, Y., Yang, T. ve Chung, T.S., 2014. ZIF-90/P84 mixed matrix membranes for pervaporation dehydration of isopropanol. Journal of Membrane Science, 453, 155-167.
  • Huang, A., Bux, H., Steinbach, F. ve Caro, J., 2010. Molecular-Sieve Membrane with Hydrogen Permselectivity: ZIF-22 in LTA Topology Prepared with 3-Aminopropyltriethoxysilane as Covalent Linker. Angewandte Chemie International Edition, 49, 4958-4961.
  • Huang, B., Liu, Q., Caro, J. ve Huang, A., 2014. Iso-butanol dehydration by pervaporation using zeolite LTA membranes prepared on 3-aminopropyltriethoxysilane-modified alumina tubes. Journal of Membrane Science, 455, 200–206.
  • Jalal, T.A., Bettahalli, N.M.S., Le, N.L. ve Nunes, S.P., 2015. Hydrophobic Hyflon AD/Poly(vinylidene fluoride) Membranes for Butanol Dehydration via Pervaporation. Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(44), 11180–11187.
  • Jin, H., Mo, K., Wen, F. ve Li, Y., 2019. Preparation and pervaporation performance of CAU-10-H MOF membranes. Journal of Membrane Science, 577, 129-136.
  • Liu, S., Liu, G., Zhao, X. ve Jin, W., 2013. Hydrophobic-ZIF-71 filled PEBA mixed matrix membranes for recovery of biobutanol via pervaporation. Journal of Membrane Science, 446, 181–188.
  • Liu, X., Li, Y., Liu, Y., Zhu, G., Liu, J. ve Yang, W., 2011. Capillary supported ultrathin homogeneous silicalite-poly(dimethylsiloxane) nanocomposite membrane for bio-butanol recovery. Journal of Membrane Science, 369(1-2), 228-232.
  • Liu, X., Demir, N.K., Wu, Z. ve Li, K., 2015. Highly Water-Stable Zirconium Metal–Organic Framework UiO-66 Membranes Supported on Alumina Hollow Fibers for Desalination. Journal of the American Chemical Society, 137(22), 6999-7002.
  • Mao, H., Zhen, H.G., Ahmad, A., Zhang, A.S. ve Zhao, Z.P., 2019. In situ fabrication of MOF nanoparticles in PDMS membrane via interfacial synthesis for enhanced ethanol permselective pervaporation. Journal of Membrane Science, 573, 344-358.
  • Miyamoto, M., Hori, K., Goshima, T., Takaya, N., Oumi, Y. ve Uemiya, S., 2017. An Organoselective Zirconium-Based Metal-Organic-Framework UiO-66 Membrane for Pervaporation. European Journal of Inorganic Chemistry, 2017(14), 2094-2099.
  • Niemistö, J., Kujawski, W. ve Keiski, R.L., 2013. Pervaporation performance of composite poly(dimethyl siloxane) membrane for butanol recovery from model solutions. Journal of Membrane Science, 434, 55-64.
  • Pfromm, P.H., Amanor-Boadu, V., Nelson, R., Vadlani, P. ve Madl, R., 2010. Bio-butanol vs. bio-ethanol: A technical and economic assessment for corn and switchgrass fermented by yeast or Clostridium acetobutylicum. Biomass and Bioenergy, 34(4), 515–524.
  • Scharnagl, N., Peinemann, K.V., Wenzlaff, A., Schwarz, H.H. ve Behling, R.D., 1996. Dehydration of organic compounds with SYMPLEX composite membranes. Journal of Membrane Science, 113(1), 1-5.
  • Shi, G.M., Yang, T. ve Chung, T.S., 2012. Polybenzimidazole (PBI)/zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8) mixed matrix membranes for pervaporation dehydration of alcohols. Journal of Membrane Science, 415-416, 577-586.
  • Tang, W., Lou, H., Li, Y., Kong, X., Wu, Y. ve Gu, X., 2019. Ionic liquid modified graphene oxide-PEBA mixed matrix membrane for pervaporation of butanol aqueous solutions. Journal of Membrane Science, 581 (1), 93-104.
  • Tsou, C.-H., An, Q.F., Lo, S.C., De Guzman, M., Hung, W.S., Hu, C.C., Lee, K.R. ve Lai, J.Y. 2015. Effect of microstructure of graphene oxide fabricated through different self-assembly techniques on 1-butanol dehydration. Journal of Membrane Science, 477, 93–100.
  • Tu, T.N., Nguyen, M.V., Nguyen, H.L., Yuliarto, B., Cordova K.E. ve Demir S., 2018. Designing bipyridine-functionalized zirconium metal–organic frameworks as a platform for clean energy and other emerging applications. Coordination Chemistry Reviews, 364, 33-50.
  • Xu, Y.M. ve Chung, T.S., 2017. High-performance UiO-66/polyimide mixed matrix membranes for ethanol, isopropanol and n-butanol dehydration via pervaporation. Journal of Membrane Science, 531, 16-26.
  • Wang, N., Zhang, G., Wang, L., Li, J., An, Q. ve Ji, S., 2017. Pervaporation dehydration of acetic acid using NH2 -UiO-66/PEI mixed matrix membranes. Separation and Purification Technology, 186, 20–27.
  • Wu, G., Li, Y., Geng, Y., Lu, X. ve Jia, Z., 2018. Adjustable pervaporation performance of Zr-MOFs/poly(vinyl alcohol) mixed matrix membranes. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 94(3), 973-981.
Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2011
  • Yayıncı: GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Klinik E.coli İzolatlarında Virülans Faktör Genlerinin ve Genişlemiş Spektrumlu Beta Laktamazların Araştırılması

Ayşegül SARAL, Esma AKYILDIZ, Tuba KÖSE, Azer ÖZAD DÜZGÜN

Madde Güçlük İndeksi ve Madde Ayırt Edicilik İndeksine Dayalı Çeldirici Analizi

Yüksel TERZİ, Burcu HASANÇEBİ, Zafer KÜÇÜK

Hindistan cevizi unu ile zenginleştirilmiş dut pestillerin bazı fizikokimyasal, renk ve duyusal özelliklerinin incelenmesi

Ferhat YÜKSEL, Büşra YAVUZ, Cemalettin BALTACI

Z= 122 İzotoplarının Alfa Bozunum Zincirleri ve Kendiliğinden Fisyon YarıÖmür Hesapları

Fahrettin KOYUNCU, Asım SOYLU

Morkaraman ve İvesi Koyunlarında Meme Morfolojisi, Laktasyon Özellikleri ve Süt Bileşenleri Arasındaki İlişkinin Araştırılması

Selçuk ÖZYÜREK

Biyoyakıt Bütanolün Metal Organik Kafes (MOF) içeren Karışık Matrisli UiO-66/PVA Membranlar Kullanılarak Pervaporasyon Prosesi ile Dehidrasyonu

Derya ÜNLÜ

Çok Boyutlu Fonksiyonların Genelleştirilmiş Konveksliği ve İlgili Hermite-Hadamard Tipi İntegral Eşitsizlikleri

Nurgül OKUR, Fatma Buğlem YALÇIN

Koridor Ortalama Hız İhlal Tespit Sistemlerinin (KOHİTS) Tasarımdan İşletmeye Genel Yapısı ve Çalışma Prensibi Üzerine Bir Araştırma: Toprakkale Örneği

Sevil KÖFTECİ, Metin Mutlu AYDIN

Konfokal Raman Mikroskobu ile Bilinmeyen Polimer Tabanlı Bir Kompozit Malzemenin Tanımlanması ve Kemometrik Yöntem Kullanarak Karışım Oranlarının Belirlenmesi

Nusret KAYA

GEANT4 Kodunu Kullanarak Gama ve Nötron Radyasyonu için Koruyucu Yeni Laterit Tuğla Örneklerinin Geliştirilmesi ve Üretilmesi

Bünyamin AYGÜN