Ticari polimerik membranlar için yüzey özelliklerinin temas açısı ölçümleri üzerindeki etkisinin kaşılaştırmalı olarak incelenmesi

Abstract

Membran teknolojisinde kirlenme üzerine yüzey hidrofobisitesi önemli bir etki göstermektedir. Kirlenme mekanizmalarının açıklanmasında yüzey enerjisi bileşenlerinin uygun bir temas açısı yöntemi ile doğru bir şekilde tespit edilmesi ve yorumlanması gerekir. Literatür incelendiğinde farklı yüzey özelliklerine sahip membranların yüzey enerjisi hesaplamalarında veri elde etmek için en fazla kullanılan yöntemin asılı damla yöntemi olduğu görülmektedir. Ancak yine bu çalışmalarda membran kompozisyonu, pürüzlülüğü, hidrofilikliği vb. yöntem etkinliğini etkileyebilecek faktörlerin göz ardı edildiği görülmüştür. Bu nedenle, tez çalışmasında farklı yüzey özellikleri ve gözenek büyüklüklerine sahip beş çeşit membranın yüzey enerjisi değerleri iki farklı temas açısı yöntemi (asılı damla ve tutuklanmış kabarcık) ile hesaplanmış; hesaplanan değerler üzerine membran yüzey özelliklerinin (membran meteryali, gözenek büyüklüğü ve yüzey pürüzlülüğü) etkisi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çalışmada NP030 kodlu membran polietersülfon (PES) yapıda nanofiltrasyon (NF) membranı, UC030 kodlu membran rejenere selüloz yapıda ultrafiltrasyon (UF) membranı, UP150 kodlu membran PES yapıda UF membranı, MP005 kodlu membran PES yapıda mikrofiltrasyon (MF) membranı, MV020 kodlu membran polivinilidenflorid (PVDF) yapıda MF membranı incelenmiştir. Asılı damla yönteminde ultra saf su, formamid ve diiyodometan çözeltileri kullanılmıştır. Yakalanmış kabarcık yönteminde ise ultra saf su içerisinde hava ve oktan kabarcıkları kullanılmıştır. Young, Wenzel denklemleri kurulmuştur. Değerler

yakalanmış kabarcık, Wenzel ve Young denklikleri kurularak karşılaştırılmıştır. Temas açıları Young ve Wenzel yöntemlerinde birbirlerine yakın çıksa da Wenzel yönteminde pürüzlülük katsayısının eklenmesinden kaynaklı olarak daha düşük sonuçlar elde edilmiştir. Yakalanmış kabarcık yönteminde ise diğer yöntemlerin aksine yüksek açı değerleri gözlemlenmiştir. Toplam yüzey enerjileri denklikler kurularak hesaplanmıştır ve Wenzel yönteminde, Young yöntemine göre daha yüksek enerji değerleri gözlemlenmiştir. NP030 PES membran hariç diğer membranlarda yakalanmış kabarcık yönteminde en yüksek enerji değerleri bulunmuştur.

Surface hydrophobicty has a significant effect on contaminationin membrane technology. To explain the fouling mechanisms, the surface energy components must be accurately detected and interpreted with an appropriate contact angle method.When the literature is examined, it is seen that the most used method to obtain data in surface energy calculations of membranes with different surface properties is the hanging drop method. However, in these studies, membrane composition, roughness, hydrophilicity etc. It has been observed that the factors that may effect the effectiveness of the method have been ignored. Therefore, in the thesis study, the surface energy values of five types of membranes with different surface properties and pore sizes were calculated with two different contact angle methods (hanging drop and trapped bubble); The effects of membrane surface properties (membrane material, pore size and surface roughness) on the calculated values were investigated comparatively . In the study, NP030 coded membrane is polyethersulfone (PES) nanofiltration (NF) membrane, UC030 coded membrane is regenerated cellulose structure ultrafiltration (UF) membrane, UP150 coded membrane is PES UF membrane, MP005 coded membrane is PES microfiltration (MF) membrane, MV020 coded polyviniylidene membrane. (PVDF) structure MF membrane was investigated. In the hanging drop method , ultrapure water, formamid and diiodomethane solutions were used. In the caught bubble method, air and octane bubbles in ultrapure water werw used. Young, Wenzel equations are established. Values were compared by establishing the caught bubble, Wenzel and Young equations. Althought the contact angles were close to each other in the Young and Wenzel methods, lower results

were obtained in the Wenzel method due to the addition of the roroughness coefficient. Contrary to other methods, high angle values were observed in the caught bubble method. Total surface energies were calculated by establishing balances and higher energy values were observed in the Wenzel method compared to the Young method. Expect for the NP030 PES membrane, the highest energy values were found in the trapped bubble method on the other membranes.