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

53 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Kasım / 2022 MAKALE Chang ve Fane (2001), batık membran biyoreaktörlerde belli kanal genişliklerinde fiber sayısı ile fiber çapı değişimi- nin filtrasyon ve akı dağılımı üzerinde etkisini incelemiştir. Farklı çaplardaki düzenli boşluklu fiberlerin özel olarak tasarlanmış bir gövde içerisinde tutturulmasıyla daldırılmış tip ve daldırılmış tip olmayan membran modülleri için bir biyokütle modeli test edilmiştir. Bunun için altı farklı fiber çapı denenmiştir ve bir dikey daldırılmış tip model fiber boyunca akı dağılımı teorik model içinde geliştirilmiştir. Modül performansı fiber çapı değişikliklerine duyarlıdır ve fiber çapı arttıkça akı düşmesi de artmaktadır. Ardın- dan, fiberlerin kanal içerisine yerleştirilmesinin etkileri incelenmiştir. Bunun için kurulan düzenek ve akı azalımı Şekil 6.22'de verilmiştir (Chang ve Fane, 2001). Sonuçlara göre, 8 mm’lik kanal için 4 ve 8 fiberli des- telerde akı azalımı değişimi artmıştır. Batık sistemlerin performansının belirlenmesinde fiber yoğunluğunun opti- mizasyonunun çok önemli olduğu sonucuna varılmıştır. Deneysel olarak fiber çapının filtrasyon performansına etkisi ve daldırılmış içi boşluklu fiberlerin, fiberler boyunca akı dağılımı teorik olarak bulunmuştur. Daldırılmış tip membran modüllerinin fiberlerinin optimizasyonu, akının dengelenmesini ve orantısız akı dağılımını içermektedir ve her ikisinin de fiber sayısı azaldıkça arttığı gözlenmektedir. Sonuç olarak, bu çalışmalarda filtrasyon sistemlerinin tasarlanmasında faydalı bir modelin nasıl geliştirildiği ve CFD uygulamalarının filtrasyon teknolojileri üzerinde ne kadar önemli olduğu ortaya konmuştur. Şekil 21. Kanal geometrisi (Alexiadis ve diğ., 2007) Şekil 22. Çapraz akışlı hücre kanalı içinde fiberlerin düzenlenmesi a) şeklinde fiberler kontollü aralıklarla kanala sabitlenmiştir b) şeklinde fiberler kanalın merkezinde sabitlenmiş ve her destede 4 ve 8 fiber demetleri içermektedir, kanal boyutu 4 mm, kanalın genişliği 24 ve 8 mm olarak belirlenmiştir c) 24 ve 8 mm lik kanallardaki farklı çap düzenlemeleri ile 90 dakika filtrasyon için akı azalımı (Chang ve Fane, 2001). KAYNAKLAR - Alexiadis, A., Wiley, D. E., Vishnoi, A., Lee, R. H. K., Fletcher, D. F., Bao, J., (2007). CFD modelling of reverse osmosis membrane flow and validation with experimental results. Desalination, 217(1–3), 242–250. - Baker, R. W., (2004). Membrane Technology and Applications. John Wiley and Sons, Ltd. - Baker, R. W., (2012). Membrane Technology and Applications. Membrane Technology and Applications içinde . Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd. - Blackmer, R. H., Hedman, J. W., Hills, B., (1979). Membrane Oxygen Enricher Apparatus. USA: US Patent. - Chang, S. ve Fane, A. G., (2001). The effect of fibre diameter on filtration and flux distribution - Relevance to submerged hollow fibre modules. Journal of Membrane Science, 184(2), 221–231. - Drioli, E. ve Giorno, L., (2016). Encyclopedia of membranes. Springer. - Ghidossi, R., Daurelle, J. V., Veyret, D., Moulin, P., (2006). Simplified CFD approach of a hollow fiber ultrafiltration system. Chemical Engineering Journal, 123(3), 117–125. - Hankins, N. P., Singh, R., Buchheim, J., Wyss, R. M., Kim, C.-M., Deng, M., Park, H. G., (2016). Emerging Membrane Technology for Sustainable Water Treatment. Emerging Membrane Technology for Sustainable Water Treatment. - Kucera, J., (2015). Reverse Osmosis: Industrial Processes and Applications, 2–18. - Liu, S. X., (2006). CFD Applications in Membrane Separations Systems. - Marcel, M., (1996). Basic Principles of Membrane Technology. (2nd Edition) Kluwer Academic Publishers. - Özkal, C. B., (2010). Batık Membran Sistemleri İle İçme Suyu Arıtımına Nanopartiküllerin Etkisi. İstanbul Teknik Üniversitesi. 216 - Pabby, A. K., Rizvi, S. S. H., Sastre, A. M., (2009). Handbook of membrane separations : chemical, pharmaceutical, food, and biotechnological applications. CRC Press. - Parekh, B. S., (1988). Reverse Osmosis Technology. New York: Marcel Dekker. - Scha fer, A. I., Fane, A. G., Waite, T. D., (2006). Nanofiltration : principles and applications. Elsevier. - Schwinge, J., Neal, P. R., Wiley, D. E., Fletcher, D. F., Fane, A. G., (2004). Spiral wound modules and spacers: Review and analysis. Journal of Membrane Science. Elsevier. - Tarabara, V. V. ve Wiesner, M. R., (2003). Computational fluid dynamics modeling of the flow in a laboratory membrane filtration cell operated at low recoveries. Chemical Engineering Science, 58(1), 239–246. - Versteeg, H. K. ve Malaskekera, W., (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics. Fluid flow handbook. McGraw- Hill. - Wagner, J., (2001). Membrane Filtration Handbook Practical Tips and Hints by Chem. Eng Second Edition, Revision 2. - Yang, X., Yu, H., Wang, R., Fane, A. G., (2012). Analysis of the effect of turbulence promoters in hollow fiber membrane distillation modules by computational fluid dynamic (CFD) simulations. Journal of Membrane Science, 415–416, 758–769. - <URL>: Pentair. (2017). http://xflow.pentair.com/en/products/ classics., 26.12.2017 - <URL>: TetraPak. https://www.tetrapak.com/tr/processing/ membrane-filtration/membrane-types, 26.12.2017 - <URL>: UCLA Engineering. (2009). http://engineering.ucla.edu/ first- demonstration-of-reverse-osmosis/, 26.12.2017