LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi-Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19238

Gözat

Sustainable Development Goal "Goal 7: Affordable and Clean Energy" ile LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi-Doktora'a göz atma
  • Öge
    Fabrication of thin film nanocomposite pressure retarded osmosis (PRO) membranes using cellulose nanocrystal (CNC) and evaluation of performances in the processes
    (Graduate School, 2021-02-02) Paşaoğlu, Mehmet Emin ; Koyuncu, İsmail ; 659118 ; Environmental Engineering
    Nowadays, owing to quick world population growth and abrupt economy, high water demands desire innovative technologies in order to ensure clean and safe water with lower energy use. Severe environmental emissions arising by the consumption of fossil fuels often needs us to build energy harvesting technology which are environmentally sustainable. As an advanced technology, osmotic membrane processes consisting of forward and pressure-retarded osmosis, are conceived to be conspicuous technologies for the treatment, recycling and reuse of wastewaters and the harvesting of salinity gradient energy which is called "Blue Energy". Nevertheless, forward osmosis (FO) and pressure retarded osmosis (PRO) are at the level of growth yet. It is difficult piece of work to fabricate osmotic membranes obtaine high water permeability and perfect ion retention. The ideal osmotic membrane candidate can be a thin film composite membrane satisfy the conditions which has high water permeation and as soon as low reverse salt flux ratio. Furthermore, for the membrane to endure relatively high hydraulic pressures in PRO systems, certain mechanical properties are vital. Thankfully, membranes that are fabricated with electrospinning method have an excellent capability to overcome all specifications of the perfect support layer in consequence of porous structure characteristics and simplicity with that nanomaterials may be integrated to enhance the nanofibers mechanical strength. Apart from this, interfacial polymerization (IP) may be accomplished to electrospun nanofiber membrane to achieve a very thin selective polyamide coating. TFN membranes may show tremendous potential in osmotically driven membrane processes after integrating nano additives into their support layer. The aim of this thesis to carry out and design a comprehensive study on the development of reinforced pressure retarded osmosis membranes. Specifically, this thesis presents the development of novel nanofiber supported thin film composite membranes with high water permeability and excellent selectivity for solvents, while showing an excellent mechanical strength for PRO processes. Interfacial polymerization reactions were used to construct very thin polyamide selective layer on the support, and electrospinning process was used to fabricate a number of support layers. Initially, we investigated the potential to use flat sheet electrospun polyacrylonitrile nanofibers as support support layer to fabricate PRO membranes. Polyamide TFCs were successfully applied on five different substrate containing 0,1,2,5,10% crystal nanocellulose (CNC) in 16% PAN polymer solution. PRO membranes successfully fabricated via tailor-made flat sheet fabrication unit. It is concluded that PAN and CNC generated a complete mixture according to SEM, FTIR, DMA & contact angle analysis findings.The addition of CNC improved the mechanical strength of PAN support layers which is the main phenomenon in PRO applications. The newly developed membrane can achieve a higher PRO water flux of 300 LMH, using a 1 M NaCl draw solution and deionized water feed solution. The corresponding salt flux is only 1.5 gMH. The reverse flux selectivity represented by the ratio of water flux to reverse salt flux (Jw/Js) was able to be kept as high as 200 L/g for PRO operation. Following the success of flat-sheet TFN PRO membrane fabrication, improvements need to be done to increase packing density of fabricated final membrane modules. In this point, we used a novel technique to fabricate tubular membranes for PRO applications. The newly fabricated membrane achieves a higher PRO water flux of 405.38 LMH with using a 1 M NaCl and a DI as feed water. The corresponding salt flux is found as 2.10 gMH which is higher than flat sheet membranes. The selectivity of the reversed flux represented by the ratio of the water flow to the reversed salt flux (Jw/ Js) was able to be kept as high as 193.03 L/g for PRO operation.As far as we know, the performance of the work developed membrane in this study has shown better performance than all PRO membranes reported in the literature previously.
  • Öge
    Organik atıklardan sürdürülebilir enerji geri kazanımı: Biyolojik ve termal geri kazanım proseslerinin analizi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-04-28) Altan, Hasan Suphi ; Sözen, Seval ; 501152712 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi
    Yürütülen tez çalışması kapsamında farklı kaynaklarda üretilen enerji potansiyeli yüksek olan organik atıklardan, alternatif teknolojiler kullanılarak sürdürülebilir şekilde yenilenebilir enerji geri kazanımının fizibilitesi ortaya konmaktadır. Çalışma kapsamında ele alınan organik karakterdeki evsel katı atıklar, endüstriyel içeriğe sahip olmayan arıtma çamurları, ülke genelinde yaygın olarak yürütülen hayvancılık faaliyetlerinden kaynaklanan atıklar ve ülke genelinde bölgesel olarak majör tarımsal faaliyetler neticesinde açığa çıkan atıkların enerji geri kazanımı ile ülke enerji arz çeşitliliğine ve enerji ekonomisine önemli bir katkı sağlanabileceği tahmin edilmektedir. Çalışmanın temeli kapsamlı bir literatür araştırmasına dayanmaktadır. İlk olarak ülke genelinde enerji üretimine uygun olan katı atık potansiyeli araştırılmış ve evsel katı atıklar, endüstriyel içeriğe sahip olmayan arıtma çamurları, majör hayvancılık faaliyetlerinden kaynaklanan atıklar ve her bir coğrafi bölgede yaygın olan tarım faaliyetlerinden kaynaklanan atıklar için literatür kaynaklı miktar tespiti yapılmıştır. Bir sonraki basamakta ise organik madde muhtevası yüksek olan katı atıkların enerji geri kazanımı için yaygın olarak kullanılan prosesler detaylı araştırılmış ve termal geri kazanım prosesleri kapsamında yakma, gazifikasyon (gazlaştırma), piroliz ve biyolojik enerji geri kazanım prosesleri kapsamında ise anaerobik çürütme (digestion) prosesi simüle edilerek, bu proseslerin modellenmesine yönelik parametreler tespit edilmiştir. Evsel katı atık miktarlarının tespitinde TÜİK verilerinden faydalanılmış, her bir il için yıllara bağlı miktarlar tespit edilmiştir. Evsel/Kentsel atıksu arıtma tesislerinden kaynaklanan arıtma çamurlarının miktarı, TÜİK veri tabanında ilan edilen atıksu arıtma miktarları ile ilişkili olarak hesaplanmıştır. Söz konusu hesaplamada coğrafi bölge özellikleri ve arıtma tesislerinin konfigürasyonları dikkate alınmış ve her bir il için oluşan arıtma çamurlarının miktarı tespit edilmiştir. Hayvancılık faaliyetlerinden kaynaklanan atıkların miktarının tespitinde ise Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü tarafından oluşturulan Biyokütle Potansiyel Atlası veri tabanından faydalanılmıştır. Buna göre çalışma kapsamında ele alınmak üzere büyükbaş, küçükbaş ve kanatlı hayvan yetiştirme faaliyetlerinden kaynaklanan atık miktarları il bazında tespit edilmiştir. Tarım faaliyetlerinden kaynaklanan atıkların tespitinde ise ülke genelinde tarım faaliyetlerinin değişken olması nedeniyle bölgesel yaklaşım ile ilerlenmiştir. Yapılan literatür çalışmasının kaynağını hayvancılık faaliyetlerinden kaynaklanan atıklarda olduğu gibi Biyokütle Potansiyel Atlası oluşturmaktadır. Çalışma genelinde her bir coğrafi bölge için o bölge içerisinde en fazla miktarda üretilen üç farklı atık tipi esas alınmıştır.