dc.contributor.advisor | Pekel Bayramgil, Nursel | |
dc.contributor.author | Alemdar, Sündüz | |
dc.date.accessioned | 2020-01-22T10:23:24Z | |
dc.date.issued | 2019 | |
dc.date.submitted | 2019-12-24 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/21862 | |
dc.description.abstract | Ultrafiltration, a low-pressure membrane process, has attracted more attention
due to the increasing advances in membrane technology. Ultrafiltration is a widely
used process especially in obtaining potable quality clean water, wastewater
treatment and membrane separation processes. The hydrophilic and porous
structure of the membranes plays an important role in membrane separation
processes. Among all inorganic-organic materials, polyvinylidene fluoride (PVDF)
is an excellent material capable of forming membranes. PVDF based membranes
show superior oxidation, thermal stability as well as good mechanical and filmforming
properties. Therefore, PVDF membranes are widely used in many
ultrafiltration processes through various modifications. Graphene has received
considerable scientific interest in recent years due to its superior mechanical,
thermal and electrical properties as well as its large surface area. In composite
preparation, graphene has been frequently used as a nano filler in recent years
to improve the mechanical, electrical and thermal properties of polymers. In this
thesis, nanofiber mats were prepared by electrospinning from PVDF solutions
prepared using suitable solvents. For comparison, PVDF films were also
iv
prepared by solvent evaporation. Composite PVDF materials were prepared to
change the hydrophilic-hydrophobic properties of the membranes. Graphene was
chosen as reinforcement material. First, the graphene was modified with HNO3
to give hydrophilic character to PVDF, then the miscibility of composite formed
by addition of HNO3 modified graphene was changed. PVDF / HNO3 modified
graphene nanofiber mats were prepared by electrospinning method using PVDF
as matrix with HNO3 modified graphene. Characterization studies were
performed using FT-IR, XRD, SEM, TGA / DTG, DSC. In addition, contact angle
measurements were performed to measure surface hydrophobicity. Then, watergasoline
mixtures were separated using PVDF / HNO3 modified graphene
nanofiber mats and films and their separation performances were compared. In
the electrospinning experiments, process and system parameters affecting fiber
diameter and morphology; solvent, polymer solution concentration, molecular
weight were investigated. It has been found that the most suitable solvent mixture
for electrospinning and subsequent film preparation is acetone / DMF. In SEM
images of nanofibers, it was observed that nanofiber diameter increased due to
both solution concentration and molecular weight of PVDF. The composite
structure obtained with HNO3 modified graphene added to provide hydrophilic
structure to the PVDF was fiberized by electrospinning. The addition of HNO3
modified graphene to the structure has led to a reduction in nanofiber diameters,
thereby reducing bead formation and obtaining more homogeneous fibers. It was
confirmed from the FT-IR and XRD results that the acid modification gave the
hydrophilic character to the graphene and thus PVDF with functional ends (such
as –OH) formed on the edges of the graphene, as well as the observations during
the solution preparation. As a result of TGA / DTG and DSC studies, it was
observed that composite nanofibers and films obtained by adding HNO3 modified
graphene to the PVDF matrix were thermally stable and mechanically more
resistant than pure PVDF. | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Elektroeğirme yöntemi | tr_TR |
dc.subject | Nanolif | tr_TR |
dc.subject | Polivinilidenflorür | tr_TR |
dc.subject | Grafen | tr_TR |
dc.subject | Ultrafiltrasyon | tr_TR |
dc.title | Grafen Katkılı Ultrafiltrasyon Membranların Hazırlanması ve Karakterizasyonu | tr_TR |
dc.title.alternative | Preparatıon and Characterızatıon of Graphene Doped Ultrafıltratıon Membranes | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Düşük basınçlı membran prosesi olan ultrafiltrasyon, günümüzde membran
teknolojisindeki artan gelişmelerden dolayı daha fazla dikkat çekmektedir.
Ultrafiltrasyon, içilebilir kalitede temiz su elde edilmesinde, atıksu arıtma
alanında, membran ayırma işlemlerinde yaygın olarak kullanılan bir prosestir.
Membranların hidrofilik ve gözenekli yapısı, membran ayırma işlemlerinde önemli
bir rol oynar. Bütün inorganik-organik malzemeler arasında polivinilidenflorür
(PVDF), membran oluşturabilen mükemmel bir malzemedir. PVDF membranlar
üstün oksidasyon, termal kararlılıklarının yanı sıra iyi mekanik ve film oluşturma
özellikleri gösterir. Bu nedenle, PVDF membranlar çeşitli modifikasyonlar yoluyla
birçok ultrafiltrasyon işleminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Grafen, son yıllarda üstün mekanik, termal ve elektriksel özelliklerin yanı sıra
geniş yüzey alanı nedeniyle önemli bilimsel ilgiyi çekmiştir. Grafen, polimerlerin
mekanik, elektriksel ve termal özelliklerini geliştirmek için nano dolgu maddesi
olarak son yıllarda sıklıkla kompozit çalışmalarında yer almaktadır.
ii
Bu tez çalışmasında, uygun çözücüler kullanılarak hazırlanan PVDF
çözeltilerinden elektroeğirme ile nanolif örtüler hazırlanmıştır. Karşılaştırma
amaçlı, aynı zamanda çözücü buharlaştırma yöntemi ile PVDF filmler de
hazırlanmıştır. Membranların hidrofilik-hidrofobik özelliğini değiştirmek için
kompozit PVDF malzemeler hazırlanmıştır. Takviye elemanı olarak grafen
seçilmiştir. Önce, grafen HNO3 ile modifiye edilerek hidrofilik özellik kazandırılmış
ve çözelti ortamında PVDF ile karışabilirliği incelenmiştir. HNO3 modifiye grafen
ile matris olarak PVDF kullanılarak elektroeğirme yöntemi ile PVDF/HNO3
modifiye grafen nanolif örtüler ve filmler hazırlanmıştır. FT-IR, XRD, SEM,
TGA/DTG, DSC kullanılarak karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca
yüzey hidrofobitesini ölçmek için temas açısı ölçümleri yapılmıştır. Sonra,
PVDF/HNO3 modifiye grafen nanolif örtüler ve filmler kullanılarak su-benzin
karışımları ayrılmış ve ayırma performansları karşılaştırılmıştır.
Elektroeğirme deneylerinde, lif çapını ve morfolojisini etkileyen işlem ve sistem
parametrelerinden; çözücü, polimer çözelti derişimi, molekül ağırlığı çalışılmıştır.
Elektroeğirmede ve daha sonra film eldesinde kullanılacak en uygun çözücü
karışımının aseton/DMF olduğu bulunmuştur. Nanoliflerin alınan SEM
görüntülerinde nanolif çapının hem çözelti derişimi hem de molekül ağırlığının
artmasına bağlı olarak arttığı gözlenmiştir. PVDF’ye hidrofilik yapı sağlamak için
ilâve edilen HNO3 modifiye grafen ile elde edilen kompozit yapı, elektroeğirme ile
lif haline getirilmiştir. HNO3 modifiye grafenin yapıya eklenmesi, nanolif
çaplarında küçülmeye, böylece boncuk oluşumunun azalıp daha homojen lifler
elde edilmesini sağlamıştır. Asit modifikasyonu ile, grafenin kenarlarında
oluşturulan fonksiyonel uçlar (–OH gibi) ile grafene dolayısıyla PVDF’ye hidrofilik
karakter kazandırıldığı FT-IR ve XRD sonuçlarından anlaşılmasının yanı sıra
çözelti hazırlama esnasındaki gözlemlerle de doğrulanmıştır. TGA/DTG ve DSC
çalışmaları sonucunda, PVDF matrisine HNO3 modifiye grafen ilavesi sonucunda
elde edilen kompozit nanolif ve filmlerin saf PVDF’ye kıyasla termal olarak daha
kararlı ve mekanik olarak daha mukavemetli oldukları gözlenmiştir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Kimya | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2020-01-22T10:23:24Z | |
dc.funding | Bilimsel Araştırma Projeleri KB | tr_TR |