Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 172. Sayı (Kasım 2022)

44 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Kasım / 2022 MAKALE Membran Modülleri İSMAİL KOYUNCU - MEHMET EMİN PAŞAOĞLU - ÖYKÜ MUTLU SALMANLI İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği, İTÜ Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ 2. Bölüm B esleme kanalı ayırıcısı ise (ağ gibi bir tabaka) memb- ran tabakalarının arasında yer alır ve besleme akımının girdiği kanal yüksekliğini tanımlar. Bu plakalar süzüntü toplama tüpünün etrafında sarılır ve dış kasayı oluşturur. Modül, sonrasında bir basınç kabına yer- leştirilir. Besleme suyu, membran modülü ekseni etrafında süzüntü toplama tüpüne paralel bir şekilde akmaktadır. Besleme akısı membranın dış yüzeyi ile temas ederek membran katmanları arasına girmekte, merkeze doğru ilerleyip süzüntü toplama tüpünden dışarı çıkarmaktadır. Bu modüller, 2,5 inç (6 cm), 4 inç (10 cm), 8 inç (20 cm) ve 16 inçlik (40 cm) çap ve 40 inçlik (100 cm) nominal uzunlukta olurlar. Membran alanları sırasıyla 2,8 m2, 6,9 m2, 32,9 m2 ve 139,4 m2 olarak değişmektedir. Membran- lar basınç kabı içerisine genellikle 1 ila 8 arasında değişen miktarlarda yerleştirilir. Bu membran kapları polivinil klorür (PVC), fiberglas veya paslanmaz çelikten olabilir. Oldukça kompakt bir tasarıma sahiptir, düşük maliyetlidir, ayrıca yüksek sıcaklık ve pH değerlerine karşı dayanıklıdır. Spiral sargılı membran modüllerini kullanan dünyanın en büyük ters osmoz desalinasyon tesisi İsrail Sorek’tedir ve kapasitesi 540.000 m3/gün’dür. Bu tesiste, 16 inç çaplı modüller kullanılmaktadır (Hankins ve diğ., 2016). Spiral sargı modüllerin membran alanı başına düşen hacim oranı, içi boşluklu fiber membranlara göre her ne kadar daha düşük olsa da tıkanma eğilimlerinin daha düşük olması ve işletiminin kolaylığı sebebiyle endüstride daha çok tercih edilmektedir. Biyoteknoloji alanında protein ayırmada ve kağıt endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadırlar (Baker, 2004; Wagner, 2001). Proses içerisinde bir adet membran kullanıldığında geri kazanım %30 civarında iken, dizili modül tasarımı ile bu oran %90 mertebesine kadar çıkarılabilmektedir. Bu artış membran alanının artmasından kaynaklanmak- tadır. Membran için, selüloz asetat, poliamid ve kompo- zit poliamid malzemeler kullanılmaktadır. Spiral sargılı modüllerde en çok karşılaşılan problemler konsantrasyon polarizasyonu, tıkanma ve basınç kayıplarıdır. Spiral sargılı modüllerin performansını, • Yaprak geometrisi • Yaprakların uzunluğu ve genişliği • Besleme ve süzüntü kanalı yükseklikleri • Boşluk oluşturucular (bölgesel karıştırmayı, kütle trans- ferini ve basınç kayıplarını etkilemektedir.) • Tıkanma eğilimi 201 • Temizlenebilirliği • İşletme koşulları (ön arıtma yapılıp yapılmaması, bes- leme suyu konsantrasyonu, besleme suyu basıncı ve süzüntü verimi ) gibi parametreler etkiler (Schwinge ve diğ., 2004). 2.4. Tübüler Membran Modülleri 1965’li yıllarda ortaya çıkan bu modül tipi genellikle ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon uygulamaları ile sınırlıdır. Kapiler ve içi boşluklu fiber membranlarla aynı geometriye sahip olup sadece boyutları daha büyüktür. Gözenekli paslanmaz çelik, seramik ya da polimerik malzemelerden üretilebilirler. Tübüler membranların çapları, 0,5-3 cm aralığında değişebilir. Şekil 9. Spiral sargılı modülü içerisinde bulunan malzeme katmanları (Wagner, 2001)