Polivinil alkol membran kullanılarak asetik asit-su karışımlarının pervaporasyon ile ayrılması

Abstract

Dünya yıllık üretim kapasitesi 4 milyon ton/yıl olan asetik asit, kimya endüstrisinde önemli bir üründür. Asetik asitin kullanım alanları başmda vinil asetat, selüloz asetat, terafitalik asit ve asetat esterleri gelmektedir. Asetik asitin girdi olarak kullanıldığı proseslerin atık sulan ve geri dönüm akımları, asetik asit-su karışımım içermektedir. Ayrıca asetik asitin kimyasal olarak sentezinde su oluşmakta, saf asetik asit üretimi için bu suyun uzaklaştırılması gerekmektedir. Tüm bu nedenlerden dolayı kimya endüstrisinde asetik asit-su ayrımı oldukça önemli yer tutmaktadır. Bu çalışmada polivinil alkol, farklı ajanlar kullanılarak çapraz bağlama yolu ile modifiye edilmiş ve elde edilen membranlar ile asetik asit-su karışımı pervaporasyonla ayrılmıştır. Deneyler sürekli olarak çalışan bir pervaporasyon hücresi kullanılarak yapılmıştır. Geçen akım sıvı azot ile soğutularak yoğunlaştmlmış ve refraktometre ile ölçülmüştür. Besleme karışımı bileşimi, sıcaklık gibi parametreler ve çapraz bağlama ajanlarının pervaporasyon akısı ve seçicilik üzerindeki etkileri incelenmiştir. Öncelikle polimer çözeltilerine farklı konsantasyonlardaki çapraz bağlama çözeltileri katılarak hazırlanan membranlarla yapılan deneyler sonucunda en yüksek seçiciliği sağlayan membran tespit edilmiştir. Akı proses şartları da değiştirilerek arttınlabileceğinden ana amaç yüksek seçiciliğe ulaşmak olarak belirlenmiştir. Bu nedenle en yüksek seçiciliği veren çapraz bağlama ajanı ve en yüksek seçiciliği veren ajan miktarı için pervaporasyon deneyleri yapılmıştır. Çapraz bağlama ajanları olarak glutaraldehit ve formaldehit kullanılmıştır. Her bir ajan ile de en iyi sonuçlan sağlayan membranlarla farklı konsantrasyonlardaki asetik asit-su besleme çözeltileri için yapılan deneyler sonunda besleme çözeltilerindeki su konsantrasyonunun artışıyla membrandan geçen akının da arttığı buna karşılık membranın suya karşı seçiciliğinin azaldığı görülmüştür. Aynı membranlarla farklı sıcaklıklarda yapılan deneylerde proses sıcaklığının artışı ile akının da arttığı, seçiciliğin ise çok az bir oranda azaldığı görülmüştür.

With its production capacity of 4 million tonnes Per year worldwide acetic acid is an important product in the chemical industry. Most of the acetic acid produced is mainly used for the production of vinyl acetate, cellulose acetate, terephthalic acid and acetate esters. The chemical processes for the production of these end-products and intermediates are always accompanied by waste- and / or recycle streams containing acetic acid/water mixtures. In addition, the synthesis of acetic acid itself results in the production of water and in order to achieve pure acetic acid this water must be removed. Because of all these facts separation of acetic acid-water mixtures covers a very important role in the chemical industry. In this study polvinyl alcohol was modified with two different agents- formaldehide and glutaraldehide- by a method called cross-linking and the membranes produced were used to separate mixtures of acetic acid and water. The experiments were held out by using a continious-working pervaporation cell. The flow which passed through the membrane was condensed by liquid nitrogen and it was determined by a refractometer. First of all the membranes which provide the highest selectivity against water were determined by a preparation method of adding cross-linking agent solutions of different concentrations into the polymer (PVA) solutions. Since the flux could be increased by changing the process conditions, the main target was determined as obtaining the possible highest selectivity. For this reason pervaporation experiments were held out for the crosslinking agent that provides the highest selectivity and for the amount of crosslinking agent that gives the highest selectivity. Glutaraldehyde and formaldehyde were used as cross-linking agents. As a result of the pervaporation experiments which were held out with the most appropriate membranes it was seen that as the concentration of water in the acetic acid-water feed mixture the flux that passes through the membrane increases and the selectivity of the membrane against water decreases. In the pervaporation experiments that were held out with the same membranes at different process temperatures it was seen that as the temperature increases, the flux also but the selectivity of the membrane against water decreases slightly.