Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 126. Sayı (Ocak 2019)

42 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • 01 / 2019 suvecevre.com MAKALE geri dönüşsüz bir biçimde tıkanabilir. Filtreler ekonomik olmayan geçir- genlik değerleri gösterdiğinde temiz- lenmeli, temizlemede işe yaramıyor ise değiştirilmelidirler (Fane ve diğ., 2011). 3. ULTRAFİLTRASYON (UF) PROSESİ Ultrafiltrasyon (UF), 1–100 nm gözenek çaplarına sahip membran- lar olup makromolekülleri, kolloid- leri, askıda katı maddeleri, bakterileri, virüsleri ve moleküler ağırlıkları 1000 Da’dan büyük maddeleri ayırmak için kullanılmaktadırlar. Bu madde- ler osmotik basınç oluştursalar bile bu sadece birkaç bar mertebelerinde olup, UF prosesinde ayırma işlemi 1-10 bar arasında değişen hidrostatik basınç farkı ile sağlanmaktadır. Taşı- nım mekanizması moleküler ayırma ve difüzyon olup besleme akımının doğası oldukça önemlidir. UF memb- ranın seçiciliği ayrılmak istenen maddenin boyut farkına, bileşenlerin yüzey yüküne, membranın özellikle- rine ve bunun yanında hidrodinamik şartlara bağlıdır (Fane ve diğ., 2011). Koloidal maddelerin varlığı veya maddelerin yüksek tutunma özellik- leri, MF ve UF işletiminde olağan mekanizmaları değiştirip tıkanma ve adsorpsiyon sürecine dönüşebilir. Bazı durumlarda, özellikle tıkanma nedeniyle, membranlar farklı hidro- lik geçirgenlik ve seçicilik davranış- ları sergileyebilirler. UF membran- ları, asimetrik gözenekli bir yapıya sahiptir ve genellikle faz dönüşümü yöntemiyle hazırlanırlar. En çok kul- lanılan polimerler, poliakrilonitril (PAN), aromatik poliamidler (PA), polisülfon (PSf), polietersülfon (PES), polivinil klorür (PVC) ve polivinilidin florür (PVDF)’dür. Bu malzemeler- den üretilen membranlar geniş pH aralığı, sıcaklık ve klor dayanımlarına sahiptirler. Böylece, geniş kullanım 1992’de Amerika Birleşik Devletler (ABD)’inde Cryptosporidium salgını sonrasında su arıtımında MF (ve UF) uygulaması hız kazanmıştır. Su temini için patojenlerin giderimine ilişkin daha katı uygulamalar, düşük basınçlı membran proseslerine olan yönelimi arttırmıştır. Mikrofiltrasyon memb- ranlarının gözenek çapları büyük olduğu için sürücü kuvvet olarak gere- ken basınç ihtiyaçları da düşüktür. 0-4 bar arası basınçlarda işletilebilmek- tedir. 1963’e kadar MF membran- ları, ağırlıklı olarak nitro-selülozdan veya selüloz esterlerden yapılmıştır. Polipropilen, polisülfon, polietersülfon gibi malzemelerin kullanılması, MF membranlarının büyük ölçekli ayırma proseslerinde kullanılmasına olanak sağlamıştır (Fane ve diğ., 2011). MF prosesine dair örnek uygulamalar Tablo 2’de verilmiştir. MF memb- ranlarının gözenek yoğunluklarının yüksek olması, genel olarak hidrodi- namik dirençlerinin nispeten düşük ve dolayısıyla akılarının yüksek olma- sını sağlamaktadır (Birim zamanda birim alandan geçen sıvı miktarı: lt/m 2 .st, m 3 /m 2 .st). Mikrofiltrasyon membranları, genellikle dik-akışlı ola- rak işletilmektedir. Burada, beslenen çözeltinin akışı membran yüzeyine diktir ve yüzeyde tutulan (filtrelen- miş) partiküller birikerek kek tabakası oluşturmaktadır. Bu kek tabakasının kalınlığı zamanla artmaktadır. Kek tabakasının kalınlığı arttıkça kekin direnci de artmakta ve böylece memb- ranın geçirgenliği düşmektedir. Kek tabakasının membran yüzeyi üzerinde birikmesi, yatay akış olarak adlandırı- lan akış tekniğinin kullanımıyla azaltı- labilir. Yatay akış, membran yüzeyine teğetsel olarak bir besleme akışının geçmesidir. Mikrofiltrasyon prosesi- nin en temel problemi tıkanmadır. Hem membran yüzeyinde hem de membran içerisinde zamanla organik ve inorganik kirlenme görülmektedir. Bu problemin aşılması için üretici firmanın verdiği kimyasal yıkama prosedürleri uygulanmalı ve opti- mum işletme şartları sağlanmalıdır. Ancak, membran filtreler zamanla Tablo 2. MF membranlarının endüstriyel uygulamaları