YayınlayanHazan Kobal Değiştirilmiş 1 yıl önce
2 Emulsiyon Tipi Sıvı Membranlar
3 Emülsiyon sıvı membran prosesleri, diğer membran proseslerinden farklıdırlar.
4 Sıvı membran ayırma tekniğinin Li tarafından 1968 yılında ilk keşfinden sonra bu teknik bir çok farklı bileşenin ayrılmasında kullanılmıştır.
5 Emülsiyon sıvı membran teknolojisinde madde veya kirleticiler giderilmekle kalmaz aynı zamanda konsantre edilirler. Toksik maddeleri çok düşük seviyelere indirme potansiyeline sahip olduğundan ideal bir biçimde atıksu arıtımına uygundur.
6 Bir ayırma tekniği olarak emülsiyon sıvı membran prosesi:
7 UYGULAMALARI 1-Metallerin ekstraksiyonu Bakırın ekstraksiyonu
8 3. Biyokimyasal ve Biyotıp uygulamaları
9 4. Kimyasal reaksiyonlarda
10 Değişik tür ayırmalar şu şekilde özetlenebilir:
11 Atıksulardan amonyak ve hidrojen sülfür giderimi
12 Potansiyel Avantajları
13 EMÜLSİYON SIVI MEMBRANLAR
14 Bir ELM prosesi, iki birbirine karışmaz faz arasında bir emülsiyon oluşturulması ve ekstraksiyon için bu emülsiyonun üçüncü bir faza (sürekli faz) disperse edilmesiyle hazırlanır.
15 Atıksu ve emulsiyon arasındaki temas esnasında, çözünmüş madde taşınımı membran fazdan konsantre edildiği iç alıcı faza doğru meydana gelir. Böylece ekstraksiyon ve tekrar ekstraksiyon (sıyırma) tek bir adımda yürütülmüş olur. Emulsiyondan Çikan suyun yerçekimi etkisiyle çöktürülmesinden sonra çözünmüş maddenin geri kazanımı için emulsiyonun kırılması işlemi yürütülür. Emulsiyonu kırmak suretiyle iç fazda konsantre edilen madde geri kazanılmaktadır. Sistemin işleyişi Şekil 6 da gösterilmektedir.
16 EMÜLSİYON SIVI MEMBRANLARIN GENEL TANIMI
17 YÖNTEM: EMÜLSİYONUN HAZIRLANMASI
19 Membran faz Taşıyıcı Çözücü Yüzey aktif madde
21 Emülsifikasyon, iç faz ve membran fazın yüksek hızla karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Dış faz ve emülsiyon arasındaki temas esnasında (dispersiyon) kirletici, konsantre edildiği iç faza membran fazdan geçerek transfer olur (ekstraksiyon). Emülsiyonun yoğunluk farkından kaynaklanan ayrımından sonra (çökeltme) emülsiyonun çeşitli yöntemlerle parçalanması (demülsifikasyon) gerçekleştirilir. Proses sonunda membran faz tekrar kullanılır ve alıcı faz - arıtılan madde ile zenginleşmiş - geri kazanılır.
22 ELM ekstraksiyonunda iyi bir emülsiyon stabilitesi sağlamak için emülsiyon fazdaki kürecik çaplarının 1µm-3µm arasında olması gerekir. Ekstraksiyon işlemi esnasında sürekli faz ile emülsiyon fazın karıştırılmasıyla çok sayıda küçük küreler oluşur. Kürelerin boyutu, emülsiyon fazdaki yüzey aktif madde özelliği ve konsantrasyonuna emülsiyon faz viskozitesine, karışma şiddetine bağlıdır. Genellikle küre çapları 100 µm-2000 µm aralığında tutulur. Böylece çok sayıda emülsiyon küresi sürekli fazda çok büyük kütle transfer alanı meydana getirir. Her bir emülsiyon küresi içinde bir çok kürecik bulunur dolayısıyla iç faz kütle transfer alanı (106 m2/m3) dış faz kütle transfer alanından daha büyüktür. Böylece, ELM prosesinde, hem dış fazdan iç faza hem tam tersi hızlı bir kütle transferi gerçekleşir.
23 Atıksu ve emülsiyon arasındaki temas esnasında, çözünmüş madde taşınımı membran fazdan, konsantre edildiği iç alıcı faza doğru meydana gelir. Böylece ekstraksiyon ve tekrar ekstraksiyon (sıyırma) tek bir adımda yürütülmüş olur. Emülsiyondan çıkan suyun yerçekimi etkisiyle çöktürülmesinden sonra, çözünmüş maddenin geri kazanımı için emülsiyonun kırılması (demülsifikasyon) işlemi yürütülür . Emülsiyonu kırmak suretiyle iç fazda konsantre edilen madde geri kazanılabilmektedir.
24 ÖNEMLİ PARAMETRELER BESLEME / İÇ FAZ HACİM ORANLARI
26 Selektivite ve kütle akısı bir membran işleminde en önemli iki parametredir. Selektif bir ayırma için bir bileşenin membran içerisinden diğerlerinden daha hızlı hareket etmesi gerekir. Bileşenin kütle akısı bu suretle geçirgenliğine bağlıdır. Geçirgenlik (permeabilite) Pi, ile verilir. Burada Di ve Ci sırasıyla i bileşeninin difüzyon katsayısı ve membran içerisindeki çözünürlüğüdür. Selektif ayırma işleminin seçiminde Ci’ lerin farklı olması önemli rol oynar. İ bileşeninin j bileşenine göre selektivitesi αi,j ile verilir.
28 Destekli Sıvı Membranlar
29 Sıvı membran faz aynı zamanda taşıyıcı (kompleksleştirici) türleri de içermelidir. Yöntemde mikro gözenekli desteğin kalınlığı, taşıyıcı-madde kompleksinin geçişinin kolaylığını büyük ölçüde etkiler.
30 Sıvı membran destekleri seçilirken birkaç unsur göz önünde tutulmalıdır. Destek maddesinin yüzey kimyası, boşluk boyutu, boşluğun geçirgenliği ve kalınlığı oldukça önemlidir. Bu yüzden destek maddesi, uygulanan periyot boyunca şişmeyen ve bozunmayan bir madde olmalıdır. Membran hazırlanırken, destek maddesinin boşlukları çözücü (solvent) ve taşıyıcı içeren sıvı membran ile tamamen doldurulur. Kullanılan çözücünün (solventin) yüzey geriliminin, destek materyalinin kritik yüzey geriliminin altında olması daha iyi bir ıslanmayı sağlar. Destek malzemesi olarak genellikle polietilen, propilen, polisülfon ve mikro gözenekli teflon kullanılır .
31 Çeşitli konfigürasyonlarda membran destekleri bulunmaktadır: levha ve çerçeve, spiral sarımlı, borusal ve hallow fiberler. Hallow fiber destekli sıvı membranlar çok yüksek kapasitelerdeki membran modüllerinin çalıştırılabilmesine çok cazip bir çözüm sunarlar. Bu tip modüllerle 1000 m2/m3 kadar yüksek yığma yoğunluklarına erişebilir.
32 Çapraz faz akışlı hallow fiber iletkeni
34 Düz levha destekli sıvı membranlarda taşınım mekanizması genel olarak aşağıdaki basamaklar dizisinden ibarettir: Metal iyonu ve herhangi bir çözünen madde sulu fazdaki difüzyon tabakası boyunca kitlesel (bulk) fazdan membran ara yüzeyine difüzlenir. Taşıyıcı, besleme ara yüzeyindeki çözünen madde ile reaksiyona girer. Çözünen madde ile kompleks yapan taşıyıcı, membran boyunca difüzlenir. Çözünen madde ve taşıyıcı sıyırma ara yüzeyinde serbest hale geçer. Serbest hale geçen çözünen madde (metal iyonu gibi) sıyırma ara yüzeyinden sulu fazdaki difüzyon tabakası boyunca kitlesel faza difüzlenir. Taşıyıcı, ara yüzeyden membran boyunca geriye difüzlenir.
35 Destekli sıvı membranlarda emülsiyon hazırlanması ve parçalanması olayları olmadığından, destekli sıvı membranlar emülsiyon tipi sıvı membranlara göre üstünlük sağlar. Destekli sıvı membranların avantajları; düşük işletme maliyeti, tek adımda gerçekleşmesi, sistemin seçiciliği ve esnekliği sayılabilir. Buna karşılık birim hacimdeki membran yüzey alanının daha az olmasıyla birlikte, gözenekler içerisindeki taşıyıcı ile çözücünün belirli zaman içerisinde boşalarak membranın etkinliğini kaybetmesi en önemli problemi oluşturur .
36 Dezavantajları arasında çözücü (solvent) kaybı meydana gelebilmesi, basınç farkıyla desteğin boşluk yapısının bozulması, yine basınçtan dolayı taşıyıcının boşluklu yapıdan geçebilmesi, taşıyıcının kaybı olarak sayılabilir. Son yıllarda tüm dezavantajların giderilebilmesi ve tekniğin geliştirilmesi amacıyla yapılan çalışmalar hızla artmaktadır.
37 Destekli sıvı membran