Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/13096
Title: Antibakteriyel Özelliğe Sahip Ters Osmoz Membranların üretimi Ve Karakterizasyonu
Other Titles: Fabrication And Characterization of Reverse Osmosis Membranes Having Antibacterial  properties
Authors: İmer, Derya Yüksel
Yılmaz, Şeyma
10076022
Environmental Biotechnology
Environmental Biotechnology
Keywords: Antibakteriyal Membran
Membrane Antibacterial
Issue Date: 11-Jun-2015
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: Temiz ve içilebilir su kaynakları her geçen gün kirletilerek kullanılamaz hale  getirilmektedir. Bunun bir sonucu olarak Dünya üzerindeki mevcut tatlı su kaynakları  ihtiyaçları karşılayamayacak hale gelmektedir. Alternatif su kaynaklarına ilişkin  teknolojilere yönelinmesi su sıkıntısının etkilerinin azaltılmak için Dünya’da gittikçe  yaygınlaşmaktadır.Dünyadaki toplam suyun % 96’dan daha fazlasını tuzlu sular  oluşturmaktadır, tatlı su ise Dünya’daki suyun sadece %2.5’lik kısmını oluşturur ve  bunun çoğu buzullar ve buz tabakaları içerisinde donmuş haldedir.  Mevcut durum göz önünde bulundurulduğunda tuzlu sudan desalinasyon teknolojisi  ile ekonomik ve güvenli bir şekilde kullanma suyu elde edilebilmesi büyük bir avantaj  sağlamaktadır. Desalinasyon tesisleri Dünya’da 120’den fazla ülkede işletilmektedir  ve suyun üretim maliyeti genellikle enerji tüketimi, kullanılan ekipmanın,  membranların ve iş gücünün maliyeti ile orantılı olarak değişmektedir. Desalinasyon tesislerinden etkin bir sonuç alabilmek için çözülmesi gereken bazı  konular bulunmaktadır. Bunlardan birisi ve en önemlisi olan tıkanma problemleri,  membran filtrasyon sistemlerinin işletilmesi esnasında sorun teşkil etmektedir. Bu  problemi çözebilmek için çeşitli yollar ve yaklaşımlar geliştirilmekte ve  denenmektedir. Ters osmoz membranlarında meydana gelen biyotıkanma temel olarak  akıyı düşürmektedir. Akının düşmesi daha fazla enerji harcanması ve tuz tutunumunda  azalma gibi olumsuz etkiler göstermektedir. Bu sebeple oluşmadan müdahale etmek  biyotıkanmayı engellemek için en etkili ve iyi yol olarak düşünülmektedir. Müdahale  çeşitli şekillerde yapılabilmektedir. Bunlardan birisi de membranların üretimi  sırasında üretim materyallerine antibakteriyel maddelerin ilavesidir. İlave edilen  maddeler ile membran filtrelerin daha dayanıklı ve biyotıkanmaya dirençli olmaları  sağlanmakta, böylece kirlenme ve tıkanma oluşumunun en aza indirgenmesi  sağlanmaktadır.  Bu çalışma kapsamında; içme suyu eldesi amacıyla ters osmoz membran üretimi,  karakterizasyonu ve biyokirlenme özelliğinin iyileştirilmesi çalışmaları  gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın amacı su temininde ileri teknolojilerin kullanılarak,  biyokirlenme performansında iyileştirme çalışmaları yapılması, membranların  özelliklerinin geliştirilmesi ve halen tümüyle dışa bağımlı durumda olduğumuz  membran sistemlerinin ülkemiz koşullarında üretilebilir hale getirilmesidir. Bu amaç  doğrultusunda ters osmoz membranları üretimi yapılmıştır. Deneylerin ilk aşamasında  destek tabakası ultrafiltrasyon düzeyinde evre dönüşümü yöntemiyle polisülfon (PSF)  polimeri ile farklı polimer çözeltileri hazırlanarak destek tabaka üzerine dökülerek  üretilmiştir. Membran üretiminde ilk olarak homojen dağılımı sağlanmış membran  çözeltisi cam yüzey üzerine belirli hacimde dökülmüş ve dökme bıçağı (casting knife)  sabit kalınlığa ayarlanarak bu çözeltinin üzerine yerleştirilmiştir. Ardından laboratuar  ölçekli dökme makinesinin gerekli ayarlamaları yapılarak belirlenen hızda cam  yüzeyinde polimer film oluşturulmuştur. Bu esnada oluşturulmak istenen membranın  özelliğine bağlı olarak polimer filmler belirli bir solvent buharlaşma süresinde  bekletilmişlerdir. Bu çalışmada buharlaşma süresi 10 sn. olarak sabit tutulmuştur.  Buharlaşmanın ardından polimer filmlerinin olduğu camlar destile suyun bulunduğu  koagülasyon banyosuna daldırılmışlardır. Bu esnada en az 5 dakika membranın  oluşması beklenmiş ve ardından oluşan membranlar destile suyun bulunduğu temiz bir  kaba aktarılmışlardır. Biyolojik büyümenin olmaması ve reaksiyona girmeyen polimer  veya solventin membrandan uzaklaşması için üretilen membranlar en az 1 hafta süre  ile +40C’de soğuk odada saklanmışlardır. Üretilen bu membranlarda başta geçirgenlik  deneyleri olmak üzere karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Filtrasyon  performanslarından önce ilk olarak literatürde sıkıştırma deneyi olarak isimlendirilen  ön işleme tabi tutulmuştur. Bu işlemde, yüksek basınç altında membranların saf su ile  yıkanması sağlanmış ve bu esnada reaksiyona girmemiş polimer/ıslatıcı/solvent  kalıntılarının membranlardan yıkanması ve membran gözeneklerinin son halini alması  sağlanmıştır. Bu deneyin ardından klasik filtrasyon deneyleri sırayla  gerçekleştirilmiştir. Cihaz analizleri için membran numunelerinin hazırlanmasında  sıkıştırma ön işlemi yapılmayan membranlar kullanılmıştır. Membranlara temas açısı,  mekanik dayanıklılık testleri uygulanmış ve taramalı elektron mikroskobu, optik  profilometre, porometre, elektrokinetik ölçer kullanarak yüzey morfolojileri  tanımlanmıştır. Destek tabakası membranı olarak üretilen UF destek tabakasının yüksek basınçlara dayanıklı olması için süngerimsi yapıda olması yapılan çalışmalarla  optimize edilmiştir. Karakterizasyon testlerinin sonuçlarına bakıldığında %18PSF  %4.5PVP10 %1.5 PVP40 kullanılarak üretilen membranlar aktif tabakada kullanılmak  üzere destek tabakası olarak seçilmiştir. Deneylerin ikinci aşamasında ters osmoz  membranı için aktif tabakası üretim çalışmaları yapılmıştır. Aktif tabaka ince film  poliamid olarak ara yüzey polimerizasyon yöntemiyle üretilmiştir. Membranlara  antibakteriyel özellik kazandıracak, güçlü antibakteriyel özelliğe sahip bizmut  tiyollerden biri olan BisBAL maddesinin ilavesi aktif tabaka üretimi kısmında  gerçekleştirilmiştir ve antibakteriyel özelliği edinmesi amaçlanmıştır.Tez çalışmasının  son aşamasında membranların antibakteriyel özelliklerini belirlemek için İTU  Moleküler Biyoloji-Biyoteknoloji ve Genetik Araştırmalar Merkezi’ nden alınan E.  coli suşu ile çalışmalar yapılmıştır. BisBAL ilaveli membranların üzerinde, saf membranlara nazaran daha az büyüme görülmüştür. Antibakteriyel testler  karşılaştırmalı olarak incelendiğinde BisBAL ilaveli membranların antibakteriyel  özellik kazandığı ve BisBAL’ın etkili olarak ters osmoz membranlarında  kullanılabileceği görülmüştür.
Day by day, clean and potable water resources are polluted and being unavailabe. As a result, the needs of existing freshwater resources are becoming unable to provide  around the world. In the current situation, desalination can be solution for the water  scarcity. Because seawater and saline aquifers constitute 97.5% of the all water  resources on Earth, utilizing an even small amount of this resource could have a great  impact on water scarcity. To increase the fresh water supply via desalination of  seawater and saline aquifers is the overarching goal for the future of desalination. Desalination plants are operated in more than 120 countries around the world. To get  effective results from desalination plants, there are some issues, which have to be  solved. One of them, and most important is a biofouling, which effects the performance  of reverse osmosis (RO) essentialy. Biofouling causes some problems, such as shorter  membrane life and it requires higher operating pressure and more frequent chemical  cleaning. Development of antifouling RO membranes is an essential requirement for water treatment in the future. The main objective of this study is to investigate the preparation of an antibacterical  surface membrane layer with the additive Bismuth dimercaptopropanol (BisBAL), which is claimed to inhibit biofouling, and the examination of the membrane’s  characteristics and performance for desalination. The study includes preparation of the support layer to establish selecting of a suitable support layer for active layer. Furthermore it includes the preparation of an active layer with and without the additive  BisBAL. Experiments to be carried out together with the membrane characterization  and antibacterial properties achieved important results in terms of membranes  fabrication at low biofouling characteristics. Antibacterial properties of the membranes  were studied using with BL21 strain of E. coli, which was taken from Molecular  Biology-Biotechnology & Genetics Research Center (MOBGAM) at ITU. Comprehensive anti bacterial tests with E. Coli showed that BisBAL can be used  effectively at RO membrane surface.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015
URI: http://hdl.handle.net/11527/13096
Appears in Collections:Environmental Biotechnology Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
10076022.pdf5.61 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.