DENİZ SUYUNUN PERVAPORASYON İLE DESALİNASYONU İÇİN ZIF-8 YÜKLÜ PVA HİBRİT MEMBRANLARIN GELİŞTİRİLMESİ

Bu çalışmada ZIF-8 zeolitik imidazolat kafes yapısı sentezlenmiş ve polivinilakol (PVA) membrana eklenerek pervaporatif desalinasyon için hibrit membranlar üretilmiştir. Hibrit membranlar FTIR, SEM ve temas açısı ile karakterize edilmiştir. ZIF-8 yükleme oranının, besleme tuz konsantrasyonunun ve operasyon sıcaklığının membranın ayırma performansına etkisi incelenmiştir. ZIF-8 ilavesinin membranın hidrofilitesini ve ayırma performansını iyileştirildiği görülmüştür. Optimum ZIF-8 yükleme oranı ağırlıkça %0.25 olarak belirlenmiştir. Optimum operasyon parametreleri ise 60oC sıcaklık ve ağırlıkça %2 besleme tuz konsantrasyonu olarak bulunmuştur. Optimum operasyon koşulları altında deniz sularının pervaporatif desalinasyon testleri yapılmış ve %99’un üzerinde giderim performansı elde edilmiştir. Elde edilen verilerin Dünya Sağlık Örgütü’nün içme suyu standart değerlerinin altında kaldığı görülmüştür. Hibrit membranların oldukça başarılı bir ayırma performansı sergileyerek, desalinasyon prosesi için kullanılmaya ve geliştirilmeye aday bir yapıya sahip olduğunu sonucuna varılmıştır.

DEVELOPMENT OF ZIF-8 LOADED PVA HYBRID MEMBRANES FOR THE DESALINATION OF SEAWATER BY PERVAPORATION

In this study, ZIF-8 zeolitic imidazolate framework was synthesized and added to the polyvinyl alcohol (PVA) membrane for the manufacture of hybrid membranes to use in pervaporative desalination. The hybrid membranes were characterized by using FTIR, SEM and contact angle. The effects of ZIF-8 loading ratio, feed NaCl concentration, and operation temperature on separation perfomance were investigated. The addition of ZIF-8 to the improved the hydrophilicity and purification performance of membrane. The optimal loading ratios ZIF-8 were specified as 0.25 wt%. Optimum operation parameters were found as 60oC of temperature and a 2 wt% of feed NaCl concentration. Pervaporative desalination tests of seawater were carried out under the optimum operation conditions and rejection performance of >99.99% were achieved. The obtained data are observed under the drinking water standart values of World Health Organization. Hybrid membranes which are exhibited rather successful separation performance, are candidate structure for the usage of desalination process.

___

  • Ahmad, A. L., Abdulkarim, A. A., Ismail, S., & Ooi, B. S. (2014). Preparation and characterisation of PES-ZnO mixed matrix membranes for humic acid removal. Desalination and Water Treatment, 54(12), 3257–3268.
  • Basile, A., Figoli, A., & Khayet, M. (2015). Pervaporation, Vapour Permeation and Membrane Distillation: Principles and Applications (1st ed.). UK:Woodhead Publishing.
  • Binaeian, E., Maleki, S., Motaghedi, N., & Arjmandi, M. (2019). Study on the performance of Cd2+ sorption using dimethylethylenediamine-modified zinc-based MOF (ZIF-8-mmen): optimization of the process by RSM technique. Separation Science and Technology, 55(15), 2713–2728.
  • Dehkordi, F.S., Pakizeh, M., & Namvar-Mahboub, M. (2015). Properties and ultrafiltration efficiency of cellulose acetate/organically modified Mt (CA/OMMt) nanocomposite membrane for humic acid removal. Applied Clay Science, 105-106, 178-185.
  • Drioli, E., Stankiewicz, A.I., & Macedonio, F. (2011). Membrane engineering in process intensification an overview. Journal of Membrane Science, 380, 1-8.
  • Duke, M. C., Zhu, B., Doherty, C. M., Hill, M. R., Hill, A. J., & Carreon, M. A. (2016). Structural effects on SAPO-34 and ZIF-8 materials exposed to seawater solutions, and their potential as desalination membranes. Desalination, 377, 128–137.
  • Gündağ Ö. (2017). İçme Sularında Humik Asit Giderim Verimlerinin İncelenmesi.Yüksek Lisans Tezi. Namik Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Tekirdağ 80s.
  • He, X., Wang, T., Huang, J., Chen, J., & Li, J. (2020). Fabrication and characterization of superhydrophobic PDMS composite membranes for efficient ethanol recovery via pervaporation. Separation and Purification Technology, 241, 116675.
  • Humplik, T., Lee, J., O’Hern, S.C., Fellman, B.A., Baig, M.A., Hassan, S.F., Atieh, M.A., Rahman, F., Laoui, T., Karnik, R., & Wang, E.N. (2011). Nanostructured materials for water desalination. Nanotechnology, 22, 292001.
  • Li, T.,Wang, Y. ,Wang, X. , Cheng, C., Zhang, K., Yang, J., Han, G., Wang, Z., Wang, X., & Wang, L. (2022). Desalination Characteristics of Cellulose Acetate FO Membrane Incorporated with ZIF-8 Nanoparticles. Membranes, 12, 122.
  • Liang, W., Li, L., Hou, J., Shepherd, N. D., Bennett, T. D., D’Alessandro, D. M., & Chen, V. (2018). Linking defects, hierarchical porosity generation and desalination performance in metal–organic frameworks. Chemical Science, 9(14), 3508–3516.
  • Liang, B., Pan, K., Li, L., Giannelis, E. P, & Cao, B. (2014). High performance hydrophilic pervaporation composite membranes for water desalination. Desalination, 347, 199–206.
  • Nabipour, H., Nie, S., Wang, X., Song, L., & Hu, Y. (2020). Zeolitic imidazolate framework-8/polyvinyl alcohol hybrid aerogels with excellent flame retardancy. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing,129, 105720.
  • Özekmekçi, M., Unlu, D., & Çopur, M., (2020). PVA/ Amberlit IRA 743 Hibrit Membran İle Endüstriyel Atık Sudan Bor Giderimi.Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9, 981-994.
  • Pan, Y., Liu, Y., Zeng, G., Zhao, L., & Lai, Z. (2011). Rapid synthesis of zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) nanocrystals in an aqueous system. The Royal Society of Chemistry, 47, 2071-2073.
  • Wee, S. L., Tye, C.T., & Bhatia, S. (2008). Membrane separation process—Pervaporation through zeolite membrane. Separation and Purification Technology, 63, 500-516.
  • Wang, Q., Li. N., Bolto, B., Hoang, M., & Xie, Z. (2016). Desalination by Pervaporation A review. Desalination, 387, 46-60.
  • Wang, N., Zhang, G., Wang, L., Li, J., An, Q., Ji, S. (2017). Pervaporation dehydration of acetic acid using NH2-UiO-66/PEI mixed matrix membranes. Separation and Purification Technology, 186, 20-27.
  • Zhang, T., Yu, G., Liang, X., Zhao, N., Zhang, F., & Qu, F. (2019). Development of anion conducting zeolitic imidazolate framework bottle around ship incorporated with ionic liquids. International Journal of Hydrogen Energy, 44, 14481-14492.
  • Zhu, Y., Gupta, K. M., Liu, Q., Jiang, J., Caro, J., & Huang, A. (2016). Synthesis and seawater desalination of molecular sieving zeolitic imidazolate framework membranes. Desalination, 385, 75–82.
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

SERBEST FORMLU İNCE CİDARLI AA 5083-H111 ALAŞIMININ FREZELENMESİNDE KESME PARAMETRELERİNİN FORM HATASINA ETKİSİNİ ÜÇ BOYUTLU KOORDİNAT ÖLÇME VE LAZER TARAMA İLE KARŞILAŞTIRILMASI

Uğurcan ÇELİK, Barış ÖZLÜ, Halil DEMİR

KALDNES K1 ÜZERİNDE BİYOFİLM OLUŞUMUNUN İNCELENMESİ

Melike KOZAK, Serdar GÖÇER, Ahmet DUYAR, İrem AYRANPINAR, Emre Oğuz KÖROĞLU, Kevser CIRIK

ELECTROCONDUCTIVE POLYAMIDE FIBERS WITH GREEN SYNTHESIZED SILVER NANOPARTICLES

Şeyma KANARA, Neslihan OKYAY, Fatih IŞIK, Suat CETİNER

CEVİZ KABUĞUNUN DOĞAL BİYOSORBENT OLARAK ÇİNKO GİDERİMİNDE KULLANILMASININ ARAŞTIRILMASI

Sevda Esma DARAMA, Başak MESCİ OKTAY, Semra ÇORUH

SADEYAĞIN FARKLI BİTKİSEL YAĞLARLA KİMYASAL İNTERESTERİFİKASYONU

Ayşe Burcu AKTAŞ, Büşra Nur OKÇU, Deniz YAMAN, Bilge Başak BAYRAM

FARKLI TANE BOYUTUNA SAHİP ÖĞÜTÜLMÜŞ ATIK MISIR KOÇANININ ALÇI ESASLI KOMPOZİTLERDE DEĞERLENDİRİLMESİ

Mert Sinan TÜRK, Ahmet Hayrullah SEVİNÇ, Muhammed Yasin DURGUN, Yusuf URAS

CNC MAKİNESİ İLE İŞLENMİŞ LİF LEVHALARIN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ VE İŞLEM SÜRESİ ÜZERİNE İŞLEME PARAMETRELERİNİN ETKİLERİ

Fevzi DUMANOĞLU, Bekir Cihad BAL

TİTANYUM DİOKSİT(TiO2) NANOPARTİKÜL MADDELERİN EVSEL ATIKSULAR ÜZERİNE UYGULANMASI: KİRLETİCİLERİN GİDERİMİ

Serdar GÖÇER, Melike KOZAK, İrem AYRANPINAR, Ahmet DUYAR, Emre Oğuz KÖROĞLU, Kevser CIRIK

DENİZ SUYUNUN PERVAPORASYON İLE DESALİNASYONU İÇİN ZIF-8 YÜKLÜ PVA HİBRİT MEMBRANLARIN GELİŞTİRİLMESİ

Zeynep SIĞIN, Gözdenur GÜVENÇ, Nagihan ÇAKMAKÇI, Derya ÜNLÜ

DEMATEL TABANLI TOPSIS YÖNTEMİ VE KÜME KAPSAMA MODELİ İLE AFET LOJİSTİĞİ İÇİN DEPO YERİ SEÇİMİ: EGE BÖLGESİ ÖRNEĞİ

Onur DERSE