Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 127. Sayı (Şubat 2019)

40 suvecevre.com SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • 02 / 2019 MAKALE HALİL HASAR Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Fırat Üniversitesi Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ SERKAN GÜÇ İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İTÜ Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ G. MELİKE ÜRPER 2 İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İTÜ Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ İSMAİL KOYUNCU İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İTÜ Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uyg-Ar Merkezi, İTÜ MEMBRAN PROSESLER (*) 2. BÖLÜM (*) MEM-TEK tarafından TC Çevre ve Şehircilik Bakanlığının desteğiyle hazırlanan “Su/Atıksu Arıtımı ve Geri Kazanılmasında Membran Teknolojileri ve Uygulamaları” kitabından derlenmiştir. 5. TERS OSMOZ (TO) PROSESİ T ers osmoz prosesi, yoğun aktif yüzeye sahip membranlar kullanıla- rak tuz ve küçük organik moleküllerin ayrımı için kullanıl- maktadır. Taşınım mekanizması, çözünme/difüzyon olayıdır. Yüksek aktif yüzey yoğunluğundan dolayı, işletme basınçları, mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon proseslerine naza- ran oldukça yüksektir. Ters osmoz mekanizmasını anlamak için önce- likle doğal şartlarda yarı geçirgen bir bariyerde oluşan osmotik taşı- nım olayını anlamak gerekmektedir. Osmoz, doğal olarak oluşan bir olaydır. Şekil 1’de görüldüğü üzere t=0 anında aynı seviyede tuzlu ve düşük çözünmüş madde konsant- rasyonuna sahip su yarı geçirgen bir zarla ayrılmış kaba yerleştirildiğinde su difüzyonu, çözünmüş madde kon- santrasyonu düşük su çözeltisinden çözünmüş madde konsantrasyonu yüksek olan tuzlu su çözeltisine doğru gerçekleşmektedir. Her iki tarafın da su konsantrasyonu eşit olana kadar bu difüzyon olayı devam etmektedir. Bu iki sıvı faz arasındaki yarı geçir- gen membran, suyun geçmesine izin verirken, çözünmüş maddelerin geç- mesine izin vermediğinden nihaye- tinde çözünmüş madde konsantras- yonu düşük olan su tarafındaki seviye düşerken, tuzlu su tarafındaki seviyede yükselmektedir (t=t1). Yarı geçirgen membranın her iki tarafındaki seviye farkı çözeltinin osmotik basıncı olarak adlandırılmaktadır. Bu durumda, temiz su hacmi azal- maktadır. Ancak, dışardan uygulana- cak bir mühendislik uygulamasıyla temiz su hacminin arttırılması ve kirli su hacminin azalması söz konusu ola- bilir. Su difüzyonunu ters yönde iler- letmek için öncelikle osmotik basın- cın sıfırlanması gerekmektedir. Daha sonra uygulanan ilave ters basınçla ters difüzyon akışı sağlanabilir. Osmo- tik basınçtan yüksek bir basıncın uygu- lanmasıyla saf su, yüksek konsantras- yonlu çözeltiden düşük konsantras- yonlu çözeltiye doğru geçmeye başla- maktadır (t=t2). Böylece kabın tuzlu su tarafındaki su hacmi azalırken, tuz konsantrasyonu artış göstermektedir. Tuz konsantrasyonunun artışına bağlı olarak yarı geçirgen membranın her iki tarafındaki osmotik basınç farkı artacağından transmembran basın- cında dinamik bir azalma gerçekle- şecektir. Ancak, sisteme uygulanan basınç dinamik osmotik basınçtan yüksek olduğundan temiz su üretimi gerçekleşmekte ve tuzlu çözeltideki çözünmüş maddelerden arındırılmış olmaktadır. Bu durum, osmoz olayı- nın tersi olduğundan bu proses “ters osmoz” olarak adlandırılmıştır (Şekil 1). Polimerik TO membranlarında ayırma sürecinin etkin olduğu memb- ran yüzeyinin gözeneksiz olduğu bilin- mektedir. Suyun geçişi çözeltidifüzyon modeli ile açıklanmaktadır. Çözücü ve çözeltilerin membran üst tabakasında çözündüğü ve difüze olduğu çözün- me-difüzyon sırasında, membran polimeri ile süzüntü akımı arasındaki moleküler sürtünmeyi aşmak ama-