Farklı özelliklere sahip polimerik membranlarla evsel atıksuların arıtılması

Abstract

Bu çalışmada, ticari ve laboratuvar ortamında üretilen farklı özelliklere sahip polimerik membranlarla evsel atıksuların arıtılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma dikey akışlı düz plaka membran modülünde 4 adet ticari membran (UP005, UP020, US100 ve NF270) ve 5 adet farklı oranlarda hazırlanmış kitosan (Ct) ve Fe3O4 katkılı poliakrilonitril (PAN) membranlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Evsel atıksu içerisindeki organik madde gideriminde en yüksek verim (%70, KOİ) %2 Fe3O4/PAN membranı ile elde edilmiştir. Membranların filtrasyon akılarına göre, kitosan ve Fe3O4 nanopartiküllerinin akı üzerinde önemli bir etkisinin olmadığını belirlenmiştir. Filtrasyon akısının azalması, büyük oranda atıksu içerisindeki organik ve inorganik askıda katı maddelerin membran yüzeyinde birikmesi sebebiyle meydana gelmiştir. Bu çalışmada ayrıca, taramalı elektron mikroskobu (SEM), zayıflatılmış toplam yansıma fourier dönüşümü kızılötesi (ATR-FTIR) spektroskopisi ve temas açısı cihazları kullanılarak kirlenmiş membranların karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmalarının sonuçlarına göre, kirlenmiş membranların yüzeyinde %57.54 karbon (C), %38.23 oksijen (O) ve eser miktarda, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Fe elementleri tespit edilmiştir. Çalışma sonuçlarına göre, evsel atıksuların arıtılmasında membran özelliklerini iyileştirici katkı maddeleri ile geliştirilmiş polimerik membranların kullanılmasıyla etkili bir arıtımın sağlanacağı sonucuna ulaşılmıştır.

In this study, municipal wastewater treatability has been investigated with commercial and laboratory scale fabricated polymeric membranes having different characteristics. Studies were performed using 4 commercial membranes (UP005, UP020, US100 and NF270) and 5 polyacrylonitrile (PAN) membranes prepared with different ratios of chitosan (Ct) and Fe3O4 in a vertical flow flat plate membrane module. The maximum yield for the removal of organic substances in municipal wastewater (70%, COD) was obtained by 2% Fe3O4 / PAN membrane. According to the membrane filtration flux, there is no significant effect of chitosan and Fe3O4 nanoparticles on flux. The reduction of filtration flux have occurred due to the accumulation of the considerable amount of organic and inorganic suspended solids on the membrane surface. Also, in this study, characterization of fouled membranes were performed using scanning electron microscope (SEM), attenuated total reflection-fourier infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and contact angle device. According to the results of characterisation studies, 57.54% carbon (C), 38.23% oxygen (O) and trace amounts of Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Fe elements were determined on the surface of fouled membranes. The results showed that polymeric membranes which modified with high property additives would be provided efficient municipal wastewater treatment.