1 / 69

Membran Filtreler

Membran Filtreler. Mikrofiltrasyon. Hazırlayan: Dan Libotean - Alessandro Patti PhD student s Universitat Rovira i Virgili , Tarragon a, Catalunya Türkçeye Çeviren: Ertan Arslankaya. Besleme. Permeat. MembranınTanımı.

liana
Télécharger la présentation

Membran Filtreler

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MembranFiltreler Mikrofiltrasyon Hazırlayan:Dan Libotean - Alessandro Patti PhD students UniversitatRoviraiVirgili, Tarragona, Catalunya Türkçeye Çeviren: Ertan Arslankaya

  2. Besleme Permeat MembranınTanımı Membran; İki fazı birbirinden ayıran seçici olarak kütle transferine olanak sağlayan bir engel olarak tanımlanabilir. (katı olmasına gerek yoktur) IDEAL MEMBRANE Membran İtici Güç 2. Faz 1. Faz MF - UF - NF

  3. MF kullanımındaki gelişmeler 1. İçme ve kullanma suyu ile alakalı çevre sorunlarına olan aşırı ilgi 2. Artan Su ihtiyacı (dahaetkilibirşekildemevcutkaynaklarıkullanılması) 3. Pazar gücü MF - UF - NF

  4. Batı Avrupa’da Membran Pazarı MF - UF - NF

  5. Membran kullanımı (U.S.A., 2001) MFarıtılmamış sudaki partikülvemikroorganizmaları, dezenfektanındahadüşüksarfiyatına neden olmasıvedaha az dezenfeksiyonyan ürünleri oluşturması sebebiyle bunların ortadankaldırmasıiçin dahafazlakullanılmaktadır. MF - UF - NF

  6. MF Kümülatif Kapasitesi MF - UF - NF

  7. ∆P ∆c ∆T ∆E Microfiltration Pervaporation Thermo-osmosis Electrodialysis Ultrafiltration Gas separation Membrane distillation Electro-osmosis Nanofiltration Vapour permeation Membrane electrolysis Reverse osmosis Dialysis Piezodialysis Diffusion dialysis İtici Kuvvetler İtici kuvvet kütle transferini membran boyunca mümkün kılar possible; çoğunlukla, itici kuvvet ya bir bacınç farkı(∆P), bir konsantrasyon farkı (∆C), Sıcaklık farkı (∆T) yada elektriksel potansiyel farkı olabilir (∆E). Membranlaritici kuvvetlerine bağlı olarakaşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir : MF - UF - NF

  8. Low molecular substances, single charged ions Mid-size organic substances, multiple charged ions High molecular substances, viruses Bacteria, parasites, particles Basıç Sürücü(İtici) Kuvvetlesr MF 10-300 kPa UF 50-500 kPa NF 0.5-1.5 MPa RO 0.5-1.5 MPa ∆P= MF - UF - NF

  9. Membranların Gözenek Boyutları MF - UF - NF

  10. Gözenek Geometrileri Gözenekli MF membranlarpolimerikmatriksden, gözeneklerdenoluşurFarklıgözenekgeometrileri varlığından dolayı,taşınmaolaylarınıaçıklamakiçin Farklımatematiksel modeller geliştirilmiştir MF - UF - NF

  11. J – sıvı akısı • DP – basınç farkı • Dx – membran kalınlığı • - tortuosity h - viscosity • r – gözenek çapı • ε – yüzey porozitesi Silindirik gözenekler Taşınım Denklemleri The Hagen-Poiseuillevethe Kozeny-Carman denklemleri membran boyunca suyun akışını ifade ederler. Bu denklemlerin kullanımı gözeneklerin şekil ve boyutlarına bağlıdır. . 1. Hagen-Poiseuille MF - UF - NF

  12. closely packed spheres S – birim hacimdeki yüzey alanı K – Kozeny-Carman sabiti (gözenek geometrisine bağlıdır) Taşınım Denklemleri 2. Kozeny-Carman MF - UF - NF

  13. MF membranları nasıl hazırlanır • Stretching Stretched PTFE membrane MF - UF - NF

  14. radiation source membrane polymer film etching bath MF membranları nasıl hazırlanır 2. Track-etching Track-etched 0.4 μm PC membrane MF - UF - NF

  15. Chemical phase inversion 0.45 μm PVDF membrane MF membranları nasıl hazırlanır 3. Phase inversion (PI) MF - UF - NF

  16. HEAT pore MF membranları nasıl hazırlanır 4. Sintering MF - UF - NF

  17. Kullanılan Materyaller PTFE, teflon PVDF PP PE Cellulose esters PC PSf/PES PI/PEI PA PEEK • Sentetik PolimerikMembranlar: • Hydrophobic(Suyu sevmeyen) • Hydrophilic (Suyu seven) Ceramic membranes Alumina, Al2O3 Zirconia, ZrO2 Titania, TiO2 Silicium Carbide, SiC MF - UF - NF

  18. Stretching Phase inversion Track-etching Kullanılan Materyaller 1. Polymeric MF membranes MF - UF - NF

  19. Anodec, anodic oxidation (surface) US Filter, sintering (cross section, upper part) Kullanılan Materyaller 2. Ceramic MF membranes MF - UF - NF

  20. Modüller Modül pratikte kullanılabilecek en basit membran yapısıdır. Modültasarımıaşağıdaki verilenlerle bağlıdır. 1. Üretim Ekonomisi 4. Minimum atık enerji 2. Hasar ve sızıntıya karşı membranın bütünlüğü 5. Permeatınkolayca çıkışı 6. Membrantemizlenmesiiçinizin 3.Polarizasyonkontrolaltında tutmakiçinyeterlikütletransferi MF - UF - NF

  21. Borubiçimindekimembranınmontajı Modül: tubular (Boru şeklinde) • Membrançapı: >0.5 mm • Aktiftabaka: tüp içinde • Akış hızı: yüksek (5 m/s’ye kadar) • Tüp:güçlendirilmiş fiberglas veya paslanmaz çelik • Tüp sayısı: 4-18 • Akı: Tek veya çok kanallı • Temizleme: Kolay • Yüzey Alanı/Hacim: düşük MF - UF - NF

  22. Hollow fiber module (inside-out) Modül: hollow fiber (içi boş elyaf) • Fiberler: 300 – 5000 birim modül • Fiberçapı: <0.5 mm • Akı hızı: düşük (2.5 m/s’ye kadar) • Besleme: içeri veya dışa doğru • Yüzey Alanı/Hacim: yüksek • Basınç düşüşü: düşük (1 bar’a kadar) • Bakım: zor • temizleme: kötü MF - UF - NF

  23. Simetrik Membranlar Enine kesit üniform vedüzenli bir yapı gösterir yüzey Enine kesit Symmetric seramikmembran(Al2O3) MF - UF - NF

  24. 0.1/0.5 μm Gözeneklidüzensiz tabaka Gözenekli üst tabaka Benzer malzeme! Asimetrikmembranlar 50/150 μm Aktif tabaka gözenekli yüzeyin üzerinde desteklenmektedir. Asimetrik bir PSfmembranın enine kesiti MF - UF - NF

  25. Fouling (kirlenme)ve direnç Kirlenme: konsantrasyon, sıcaklık,pH, moleküler etkileşimlere bağlıdır. Akı düşüşünü tanımlamak için Resistances-in-series (direnç serisi) modeli: J: flow ΔP: pressure drop η: viscosity Rm: membrane resistance Rc: cake resistance MF - UF - NF

  26. Fouling (kirlenme)ve direnç porous membrane gel layer Gözeklerin Tıkanması Rm= Rm(t=0)+Ra+Rp; Rc=Rg+Rcp Rtot=Rm+Rc MF - UF - NF

  27. Isıl arıtma • pH ayarlaması • Kompleksleştici ilavesi • Klorlama • Aktif Karbon adsorbsiyonu • Kimyasal çöktürme Back-flushing (Geri Yıkama) • Narrow pore size distribution • Hydrophilic membranes • Konsantrasyon polarizasyonunun azaltılması • a1. Akış hızının artırılması • a2. düşük akış membranlerının kullanımı • b. Turbulence promoters • Mekanik • Kimyasal • Elektirik • Hidrolik Kirlenmeyi Azaltma Yöntemleri 1. Besleme solüsyonunun ön arıtımı 2. Membranözellikleri 3. Modül ve Proses Şartları 4. Temizleme MF - UF - NF

  28. permeate permeate Geri yıkama ile yenilenen basınç ΔP suspension suspension Geridönüşümsüz kirlenme Başlama noktaları Geridönüşümsüz kirlenme J t permeate permeate Geri yıkama ile yenilenen basınç t Back-flushing (Geri Yıkama) MF - UF - NF

  29. Cake layer Dead end( Çıkmaz)and cross-flow (çapraz akış) To reduce fouling two process modes exist: 1. Dead-end 2. Cross-flow Feed Feed Retentate Permeate Permeate MF - UF - NF

  30. Mevcut MF Membranları MF - UF - NF

  31. MF Ön filtre Disinfectants & Coagulants Kalıntı dezenfektan MF prosesi uygulamaları • Atıksu arıtımı prosesinde dört temel işlemin yerini almakta Atıksu MIX COAG/ FLOC SED FILT su MF - UF - NF

  32. MF Ön Filtre Koagülant MF prosesi uygulamaları 2. MF kullanımıyla koagülant ile ön arıtma sonrası sonrası Organik maddenin giderilmesi Atıksu Su MF - UF - NF

  33. MF RO NF MF prosesi uygulamaları 3. MF,ROveya NFiçin ön arıtma Su Atıksu Ön Filtre Su MF - UF - NF

  34. Retentant: Ne olacak? • Bir arıtma tesisine gönder • Bir su ortamına deşarj • Bir depo tesisine gönder • Toprak uygulamaları için kullanım • Geri döşünüm ile su kaynağına MF - UF - NF

  35. Bazı Endüstriyel Uygulamaları • Waste-water treatment Atıksu arıtımı • Meyve suyu, şarap ve bira arıtımı • Ultrasafsutemini yarıiletkenendüstrisi • Kolloidaloksitleryadahidroksitlergibi metal gerikazanımı • İçecek ve ilaçların Soğuk sterilizasyonu • Tıbbiuygulamalar: transfüzyonfiltreseti, cerrahisuarıtma • Süreklifermantasyon • Nükleertesislerindeyoğunlaştırılmışsuarıtma • Yağ-suemülsiyonlarıayrılması MF - UF - NF

  36. Membran Filtreler Ultrafiltrasyon& Nanofiltrasyon

  37. Membran Filtreler MF - UF - NF

  38. Membran Filtreler MF - UF - NF

  39. Membran Filtreler MF - UF - NF

  40. MembranKarakterizasyonu Membran özellikleri Membrane ayırma özellikleri rejection separation factor (Ayırma faktörü) enrichment factor (Zenginleştirme faktörü) pore size (boyutu) pore size distribution (boyut dağılımı) free volume (boşluk hacmi) Crystalinity (kristalitesi) MF - UF - NF

  41. macropore f>50nm mesopore 2nm<f<50nm micropore f<2nm f = pore diameter MembranKarakterizasyonu • Membranlar • Porous(boşluk) • nonporous MF - UF - NF

  42. PorözMembranlarınKarakterizasyonları 1. Gözenek Şekli (pore geometry) MF - UF - NF

  43. 1. Por geometrisi J – the solvent flux DP – pressure difference Dx – thickness of membrane t - tortuosity h - viscosity r – the pore radius e – the surface porosity Hagen-Poiseuille denklemi MF - UF - NF

  44. 1. Por geometrisi S – the internal surface area K – Kozeny-Carman constant Kozeny-Carman denklemi MF - UF - NF

  45. 1. Por geometrisi Üst tabaka kalınlığı 0.1-1mm Alt tabaka kalınlığı 50-150mm Akı kalınlıkla ters orantılıdır. commercial interest MF - UF - NF

  46. PorözMembranlarınKarakterizasyonları 2. Por boyut dağılımı MF - UF - NF

  47. PorözMembranlarınKarakterizasyonları 3. Yüzey porozitesi r – gözenek çapı np – gözenek sayısı Am – membran alanı Mikrofiltrasyon membranı: e 5-70% Ultrafiltrasyon membranı: e 0.1-1% MF - UF - NF

  48. PorözMembranlarınKarakterizasyonları Karakterizasyon Yöntemi: • Yapısal parametreler (por boyutu, por boyut dağılımı, üst tabaka kalınlığı, yüzey porozitesi) • geçirgenlik ile ilgili parametreler * ‘cut-off’ is defined as the molecular weight which is 90% rejected by the membrane MF - UF - NF

  49. PorözMembranlarınKarakterizasyonları MF - UF - NF

  50. Ultrafiltrasyon …..0.05 mm 1 nm arasında değişen membran gözenek boyutları bulunan biryarı-geçirgen bir zar üzerinde basınç ve akış vasıtasıylabir bileşenin başkabir çözeltisinin bir bileşeni ayrılması • 30 yıldır kullanılmakta • İşletme basıncı 0.1-5 bar • Geneldemakromolekül vekolloidlerin ayrılmasında kullanılmakta • En düşük sınır, moleküler ağırlık olan bir kaç bin Dalton(1Dalton1.66.10-24g) olan çözeltilerdir. • 50 psig (~ 3,5bar) işletme basıncında Ortalama akı aralığı 50-200 GFD (~ 80-340 l/m2.h), MF - UF - NF

More Related