Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 135. Sayı (Ekim 2019)

52 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • 10 / 2019 suvecevre.com MAKALE Burada, Cp : Süzüntü akımı konsantrasyonunu Cf : Besleme akımı konsantrasyonunu Cm : Membran yüzeyindeki konsantrasyonu ifade etmektedir. 5.2. KONSANTRASYON POLARIZASYONU İdeal bir durumda akışkana karşı oluşan tek direnç, membranın direncidir (Rm). Membran, çözelti içindeki çözünmüş maddeleri geri çevirmektedir. Bunun sonucun- da membran üzerinde çözünmüş madde konsantrasyo- nunda artış meydana gelmektedir. Bu da ilave bir direnç oluşturmaktadır. Meydana gelen bu direnç, konsantras- yon polarizasyonu direnci (Rcp ) olarak adlandırılmakta- dır. Zamanla membran kenarında meydana gelen kon- santrasyon artışı daha da artmaktadır. Bunun sonucu, jel polarizasyonu (Rg ) veya kek tabakası direnci olarak ad- landırılan bir direnç tabakası daha oluşmaktadır. Diğer bir direnç türü, özellikle boşluklu membranlarda, memb- ran gözeneklerinin tıkanması ile oluşan gözenek direnci (Rp )’dir. Son olarak oluşan direnç, membran gözenekleri üzerinde kirleticilerin adsorplanması ile oluşmaktadır (Ra ). Membran gözenekleri üzerinde, kirleticilerin ad- sorplanması, aynı zamanda boşluk çapının daralmasına da sebep olmaktadır. Adsorpsiyon, ayrıca membran yü- zeyinde de meydana gelebilmektedir (Şekil 5.3) (Mulder, 1996). Membran, besleme çözeltisi içindeki maddeleri tu- tarak diğer tarafa temiz suyun geçmesini sağlamakta- dır. Membrana yeterli basınç uygulandığında, temiz su membrandan geçerken membrandan geçemeyen çözün- müş maddeler membran yüzeyinde birikmektedir ve kon- santrasyonu artmaktadır. Bu konsantrasyon artışı, memb- ran yüzeyinden geriye doğru bir difüzif akının oluşması- na sebep olmaktadır. Yatay akışlı bir membran prosesinde, membrana ya- kın kısımlarda akışkanın hızı azalmaktadır. Membran yüzeyindeki hız azalmasının sebebi, viskozite artışına bağlı olarak kayma gerilmesinden kaynaklanmaktadır. Yüzeyde akışkan hızı sıfır olmaktadır. Akış hızının deği- şim gösterdiği ve azaldığı bölgede, sınır tabakası teşekkül etmektedir. Bu sınır tabakasındaki konsantrasyon artışı, konsantrasyon polarizasyonu olarak adlandırılmakta- dır.Membrandan d kadar mesafede konsantrasyon, tam karışımlı olarak aktığı konsantrasyon değerinden (Cb ), membran yüzeyinde maksimum (Cm) değerine çıkmak- tadır (Şekil 5.4). Bu tabaka içindeki akışkanın kirlilik yükü, J.C ile belirtilmektedir. Çözelti içindeki maddelerin hepsi membran tarafından tutulamamaktadır. Bu du- rumda membrandan geçen akışkanın yükü J.Cp ile belir- tilmektedir. Aynı zamanda membran yüzeyinde meydana gelen birikme, geriye doğru difüzyon akımının oluşması- nı sağlamaktadır. Kararlı durumda, membrandaki kütle denklemi ile belirtilmektedir. Sınır tabakası başında ve sonunda konsantrasyondeğerleri, x=0.. ............ C=Cm x= d ............... C=Cb Şekil 5.2. Gerçek ve gözlenen giderme verimlerinin hesaplandığı konsantrasyon değerlerinin değişimi Şekil 5.4. Membranlarda konsantrasyon polarizasyonu (Mulder, 1996 Şekil 5.3. Membran yüzeyinde meydana gelen direnç türleri (Mulder, 1996)