LEE- Tekstil Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Sustainable Development Goal "Goal 9: Industry, Innovation and Infrastructure" ile LEE- Tekstil Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeElektro üfleme yöntemiyle üretilen poliviniliden florür (PVDF) nanoliflerin elektrostatik filtreleme özelliklerinin iyileştirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-05-18) Sağırlı, Merve Nur ; Kılıç, Ali ; 503191802 ; Tekstil MühendisliğiHava kirliliği, endüstrinin gelişmesiyle insan sağlığını tehdit eden bir unsur haline gelmiştir. Çeşitli boyutlardaki kirleticiler, gerek iç mekanda gerekse dış mekanda insanların solunum sistemine nüfuz ederek ölümcül sonuçlar doğurabilmektedir. Bu tehdidi ortadan kaldırmak amacıyla çeşitli hava filtreleme malzemeleri geliştirilmiştir. Geliştirilen malzemeler arasında, lifli matlar, kolay işlenebilirlikleri ve sahip oldukları gözenek özellikleri nedeniyle öncelikli tercih edilen malzemeler olmuştur. Lifli matlardaki lif çapının düşürülmesiyle, parçacıkların tutunması için daha yüksek yüzey alanı oluşturulmuş ve gözenekliliği kontrol edilebilen yapılar elde edilmiş olmaktadır. Ayrıca mat yüzeyindeki ve içerisindeki akış rejimi hesaba katıldığında, düşük çaplı liflerden meydana gelen malzemelerin oluşturduğu kayma akışı rejimi, filtre performansında pek çok açıdan avantajlı olarak yorumlanmıştır. Lifli hava filtrelerinde çeşitli parçacık yakalama mekanizmaları tanımlanmıştır. Bu mekanizmalar, parçacıkların hava akış rejimine göre hareketi esnasında bir akış düzensizliğine uğrayarak lif yüzeyine tutunmasını temel almaktadır. Parçacığın tutunması Brownian hareketi nedeniyle olduğunda Brownian difüzyonu, eylemsizlik nedeniyle olduğunda atalet çarpması ve kendi büyüklüğünden dolayı gözeneklerden geçemeyerek lif yüzeyine yakalanması nedeniyle olduğunda ise engelleme mekanizması olarak tanımlanmaktadır. Tanımlanan bu mekanizmalar, mekanik filtreleme olarak adlandırılmıştır. Gerek parçacığın gerek lifli yapının gerekse her ikisinin de elektriksel yüklendiği durumlarda elektrostatik yakalama mekanizması da bulunmaktadır. Bu mekanizmada, parçacıklar akış rejiminin etkisinden ziyade elektrostatik çekim nedeniyle lif yüzeyine tutunmaktadır. Lif çaplarının 0 – 100 nm (bazı tanımlarda 0 – 1 μm) arasında olduğu matlar nanolifli matlar olarak tanımlanmıştır. Polimer çözeltilerinden nanoliflerin elde edilmesi için de çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler, çözelti yüzey geriliminin aşılarak bir lif çekim jeti oluşturmaya dayalı olarak tasarlanmıştır. Yüzey geriliminin aşılması için ise değişik yürütücü kuvvetler uygulanmış ve üretim yöntemi bu kuvvete göre isim almıştır. Yaygın kullanılan yöntemler arasında, yürütücü kuvvetin elektriksel alan kuvvetleri olduğu elektro-üretim, merkezkaç kuvvetlerden yararlanılan santrifüjlü üretim, basınçlı havanın kullanıldığı çözeltiden üfleme ve basınçlı hava ile elektriksel alan kuvvetlerinin eş zamanlı olarak uygulandığı elektro üfleme yöntemleri yer almaktadır. Nanolifli matların filtre performansı, hem parçacık yakalama yüzdesi hem de malzemenin girişi ve çıkışı arasındaki basınç farkı ile ölçülmektedir. Bir filtrenin, parçacık yakalama yüzdesinin mümkün olduğunca fazla olması beklenirken basınç farkının da olabildiğince düşük olması beklenir. Basınç farkının yüksek olması, havalandırma sistemlerinde kullanılan filtrenin enerji tüketimini artırmasına neden olmaktadır. Yukarıda anlatılan mekanik filtreleme mekanizmalarında, performansı yükseltmek için atılan adımlar, basınç farkının da yükselmesine yol açarken elektrostatik mekanizma söz konusu olduğunda yüksek performans gösteren daha düşük basınç farkına sahip malzemeler elde edilebilmektedir. Elektrostatik mekanizmanın etkin olduğu filtrelere elektret filtre adı verilmektedir. Bu filtrelerde lifli matlara elektriksel yük kazandırılmaktadır. Bunun için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Söz konusu yöntemler, matın üretimi esnasında bir elektrik alan uygulamasına dayalı olabileceği gibi üretilmiş bir matın sonradan yüklenmesini de temel alabilmektedir. Bu tez çalışmasında, nanolifli elektret filtre üretimi hedeflenmiş ve matın üretimi esnasında ve üretim sonrasında uygulanan elektrostatik yüklemenin filtre performansına olan etkisi incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, ham madde olarak gerek kimyasal gerekse fiziksel yapısından dolayı pek çok avantajlı özellikleri bulunan poliviniliden florür (PVDF) polimeri kullanılmıştır. Çözücü olarak dimetil formamid (DMF) ve aseton tercih edilmiştir. Üretim yöntemi ise çözeltiden üfleme ve elektro üfleme olarak belirlenmiştir. Çözeltiden üfleme yöntemi ile nanolifli matın üretimi gerçekleştirilmiş ve ardından üretilen mat korona deşarj yöntemi ile elektriksel olarak yüklenmiştir. Aynı çözelti kullanılarak elektro üfleme yöntemiyle de nanolif üretimi gerçekleştirilmiş ve bu iki matın filtre performansı kıyaslanmıştır. Çözeltiden üfleme ile elde edilen matın verimi %55, basınç farkı ise 43 Pa olmuştur. Korona uygulaması ile basınç farkı değişmezken filtre verimi %10'dan fazla artarak %68'e ulaşmıştır. Elektro üfleme ile elde edilen matta ise %97 verime ulaşılmıştır. Ancak bu yöntemde basınç farkı da yükselmiş ve 175 Pa olarak elde edilmiştir. Matların sahip olduğu filtre performansının ne kadarının elektrostatik, ne kadarının mekanik etkiden kaynaklandığını gözlemlemek amacıyla izopropil alkol (İPA) ile nötrleme işlemi yapılmış ve nötr hali test edilmiştir. Ayrıca matların bu performansı muhafaza etme özelliklerinin değerlendirilmesi için belirli sürelerde tekrarlı ölçümler (gün 1, gün 3, gün 7, gün 17) gerçekleştirilmiştir. İPA uygulaması sonrasında, herhangi bir yükleme işlemi yapılmamış olan nanolifli matın filtre verimliliği ve basınç farkı sırasıyla %41 ve 43 Pa iken korona uygulanmış olan matta %45 verimlilik ve 45 Pa basınç farkı ölçülmüş, elektro üfleme ile elde edilen matta ise verimlilik %85, basınç farkı ise 160 Pa olarak kaydedilmiştir. Bu durumda, çözeltiden üfleme ile elde edilen matta, verimliliğin yaklaşık %10'unun elektrostatik yakalama mekanizmasından kaynaklı olabileceği yorumu yapılabilmektedir. Elektro üflemede de, elektrostatik yakalama mekanizması, filtre verimliliğinin yaklaşık %10'unu kapsamaktadır. Öte yandan, korona ile yüklenmiş olan matta, elektrostatik yüklemenin sağladığı verimlilik yaklaşık %20 olmuştur. Tekrarlı ölçümlerde ise 17 günün sonunda çözeltiden üfleme ile üretilmiş matın verimliliği %2, korona yüklemesi yapılmış olan matın verimliliği %8 ve elektro üfleme ile elde edilmiş matın verimliliği %15 azalmıştır. Böylece elektro üfleme ile üretilen matın verimliliğinin zamanla azalma hızının diğerlerine kıyasla daha yüksek olduğu sonucu çıkarılmaktadır.