Boyar maddelerin giderimi için polisülfon membran üretimi ve performansının incelenmesi

Abstract

Endüstriler, atık sularını alıcı ortama deşarj etmeden önce, yönetmeliklerle belirlenmiş deşarj standartlarına uygun olarak arıtma yapmak zorundadır. Türkiyede hızla gelişmekte olan bir sektör olan tekstil endüstrisi atıksuları alıcı ortama deşarj edilerek tekstil atıksuları hem yeraltı hem de yeryüzü sularının önemli sorunlarından biri haline gelmiştir. Tekstil endüstrisinde boyama işlemi sırasında, boyanın %50'si ila %100'ü kumaş tarafından emilir, emilmeyen boya ise atıksuya rastgele karışır. İstatistler, tekstil fabrikalarının bitmiş ürünün her bir kilogramı için ortalama 0.06-0.40 m3 su tükettiğini göstermektedir. Ayrıca, tekstil endüstrisinde, boyama işlemi sırasında genellikle %10-15 boya kaybı olmaktadır. Sıklaşan deşarj yönetmelikleri ve artan su fiyatlarıyla birlikte tekstil endüstrisinde boyalı atıksuların arıtılması önem kazanmıştır. Tekstil atıksuyunun yanında, üretimde kullanılan hammaddelerden kaynaklı ciddi kimyasal atıklar da mevcut olup uygun arıtım yöntemleri ile giderimi sağlanmazsa çevre, su ve insan sağlığı için tehlike oluşturur. 1990'lı yıllardan bu yana, tekstil atıksularının arıtılmasında, koagulasyon/flokulasyon, aktif karbon üzerine adsorpsiyon, ozonla oksidasyon ve membran prosesleri önerilmektedir. Geleneksel atıksu arıtma yöntemlerine nazaran, membran prosesler tekstil boyama atıksularının arıtımı için hem boya giderimi hem de suyun geri kazanımı için etkili bir sonuç vermektedir. Bu tez kapsamında, boyama atıksularının arıtımında kullanılması için yeni nesil polisülfon membran üretimi gerçekleştirilmiştir. Membranlar, %1 oranında polyvinylpyrrolidone (PVP) polimer, %79, %81, %83, %85 ve %87 oranlarında N-methyl-2-pyrrolidine (NMP), %14, %16, %18, %20 oranlarında Polysülfone (PSf), %0.016 ve %0.008 oranlarında Titanyum Dioksit (TiO2) kullanılarak üretilmiştir. Membran üretimi faz inversiyon metodu ile gerçekleştirilmiş olup, membran karakterizasyonunun belirlenmesi için, membran direnci, akı, SEM görüntüleri ve boyar madde giderim oranları takip edilmiştir.

Industries has to treat their wastewater, accordance with the regulated dischange standarts before discharging to a receiving media. The textile industry is rapidly growing in Turkey. The composition and quantities of wastewater show significant variations with complex structure. The amount of wastewater varies for each production process. Due to the complexity and variety of products in the textile industry, the amount and concentration of wastewater in each unit process vary, resulting different pollutants in wastewater. Treatment of textile wastewater to acceptable environmental standards has become one of the major problems. During the dyeing process, 50% to 100% of the dye is absorbed and the non-absorbed dye is mixed randomly into the wastewater. Textile industries typically generate 200-350 m3 of wastewater per ton of finished product resulting in an average pollution of 100 kg COD per ton of fabric. It has been become more important to properly treat dyed wastewater in the textile industry due to strigent discharge regulations and increased water prices. In addition to the wastewater, there are also significant chemical wastes from the raw materials used in production. If they are not removed with appropriate treatment methods, they poses a danger for the environment, water and human health. Since the 1990s, coagulation/flocculation, adsorption on actived carbon, ozone oxidation and membrane processes are suggested for the treatment of textile wastewater. Compared to conventional wastewater treatment methods, membrane processes provide effective results for both dye removal and water recovery. In this thesis, novel polysulfone membrane was manufactured and applied for the treatment of dye wastewater. The membranes were composed of 1% of Polyvinylprrolidone (PVP) polymer, N-methyl-2-pyrrolidine (NMP) solution (81%, 83%, 85%, 87% ), and Polysulfone (PSf) (14%, 16%, 18% ve 20%). The membranes also contained Titanium Dioxide (TiO2) at 0.008 % and 0.016 %. Membrane production was carried out by phase inversion method. Contact angle, flux, SEM analysis an dye removal rates were followed to determine membrane characterization.