Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 130. Sayı (Mayıs 2019)

46 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • 05 / 2019 suvecevre.com MAKALE İSMAİL KOYUNCU İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İTÜ Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ REYHAN ŞENGÜR TAŞDEMİR Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanobilim Nanomühendislik Programı, İTÜ MEMBRANPROSESLERDE KÜTLE TRANSFERİ (*) 1. BÖLÜM (*) MEM-TEK tarafından TC Çevre ve Şehircilik Bakanlığının desteğiyle hazırlanan “Su/Atıksu Arıtımı ve Geri Kazanılmasında Membran Teknolojileri ve Uygulamaları” kitabından derlenmiştir. M embran proseslerin geliştirilmesi birçok tarihsel aşamadan geçmiştir (Bölüm 1). Teknolojide meydana gelen değişimler- den membran malzemeleri de etkilen- miştir (Bölüm 2). Zamanla değişik polimer malzemelerin geliştirilmesiyle yeni membran türleri üretilmiştir. Bu ge- lişmelerle birlikte membran malzeme türünün artması, membranların çeşitli transfer parametreleri ile karakteri- ze edilmelerini zorunlu hale getirmiştir. Böylelikle, değişik membran transfer modelleri ortaya konmuştur. Bu temel modeller, termodinamik model, çözünme-difüzyon mo- deli, içi boşluklu model ve modifikasyonları şeklindedir. Böylelikle, sentetik membranların birbirleri ile karşılaş- tırılması daha kolay olmaktadır. Bu bölümde, membran proseslerdeki sürücü kuvvetler ve kütle transferini açık- layan mevcut modeller detaylı bir şekilde incelenmiştir. 4.1. Sürücü Kuvvetler Membranlarda bir taraftan diğer bir tarafa transfer, her iki taraftaki fiziksel, kimyasal ve elektriksel şartlardaki deği- şiklikler ile meydana gelmektedir. Termodinamik açıdan bakıldığında, her iki taraftaki mevcut enerji arasındaki farklılıklar dolayısıyla bir taraftan diğer bir tarafa taşınım meydana gelmektedir. Diğer bir deyişle, taşınım sırasında sistemin toplam enerjisinde bir azalma meydana geliyorsa, taşınım gerçekleşmektedir. Borularda suyun akışına sebep olan enerji bileşenleri, her iki kot arasındaki seviye farkı ve suyun hızıdır. Enerji gradyanı (E), sürücü kuvvet ola- rak düşünülebilmektedir. Uygulanan kuvvet, enerjinin azaldığı yöndedir. Bu düşünce tarzı membran sistemine uygulanırsa, membranlardaki transferden dolayı siste- min toplam enerjisinde bir azalma meydana geliyorsa, bu sürücü kuvvet olarak adlandırılabilir. Membranlar, iki homojen bölge arasındaki yarı geçirgen bir bariyer olarak tanımlanmaktadır (Şekil 4.1). Membranlardan molekül veya partikül transferi, homo- jen bölgelerden birine sürücü kuvvet uygulanarak gerçek- leştirilmektedir. Bu kuvvet, membranın iki yüzü arasında oluşan potansiyel farklılığın (∆Y), membran kalınlığına (∆X) olan oranı ile formüle edilmektedir. Buna göre membran kalınlığının bir birim kalınlığındaki sürücü kuv- vet (Mulder, 1996), ile ifade edilmiştir. Sürücü kuvvet,