Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 171. Sayı (Ekim 2022)

52 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Ekim / 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 1. Bölüm 1. GIRIŞ M embran filtreler, üretildikten sonra tek başlarına kullanılamazlar. Kullanılabilmeleri için memb- ranların modül olarak tertip edilmeleri gerek- mektedir. Su giriş ve çıkış ekipmanlarını içerecek biçimde çeşitli ek parçalarla membranların düzenlenmiş haline, membran modülü denilmektedir. Düz plaka membranlar, içi boşluklu fiber membranlar, tübüler membranlar ve diğer membran tipleri kullanılarak farklı uygulama amaç- ları için çok çeşitli özelliklerde membran modülleri üretile- bilmektedir. Bu bölümde, membran modül tipleri, modül tasarımları ve modül testleri hakkında bilgiler verilmiştir. 2. MEMBRAN MODÜL TIPLERI 2.1. Plak Çerçeve Modüller Plak çerçeve modüllerinde düz plaka membranlar kullanılmakta olup, her bir membran plakası arasına boş- luk oluşturucu plastik malzemenin yerleştirilmektedir. Bu sayede plak çerçeve modül hidrodinamik akış kanallarının oluşturulduğu sandviç şeklindeki modül tipidir. Genel olarak, laboratuvarda kullanılan sıkıştırmalı çelik çerçe- veye sahip düz plaka membran modüllerine benzemekte- dir (Marcel, 1996). İlk olarak 1960’lı yıllarda ters osmoz membranları için kullanılmış olan bu modül tipi (Şekil1), günümüzde yerini spiral sargılı modül teknolojisine bırak- mış olsa da bazı özel uygulamalar için halen kullanılmak- tadır. Bu modül tipinde kullanılan elemanlar şunlardır: • Düz plaka membran • Membran destekleyici/süzüntü boşluk oluşturucu materyal • Besleme dağıtımı için boşluk oluşturucu materyal Plak çerçeve modülleri, iki membranın besleme yüzleri- nin birbirine bakacak şekilde sandviç gibi yerleştirilmesiyle oluşturulan modül tertip tarzıdır (Drioli ve Giorno, 2016). Hem besleme hem de süzüntü tarafı uygun bir boşluk oluş- turucu malzeme ile desteklenmiştir. Plak çerçeve şeklindeki membran modülü, istenilen alanı sağlayacak membran plaka sayısı kullanılarak sızdırmazlık contaları ve boşluk oluşturucuların üst üste dizilip somun ve cıvatalar vasıta- sıyla sıkıştırılması şeklinde hazırlanan basit modüllerdir. Plaka çerçeve modüllere ilişkin çalışma prensibi Şekil 2 ve 3’te verilmiştir. Bu modüller şekilde görüldüğü üzere düz plaka membran, besleme suyu boşluk oluşturucusu veya destek malzemesi ve üretim suyu boşluk oluşturucusunun üst üste yerleştirilmesiyle elde edilmektedir. Plak çerçeve modülleri günümüzde ED ve PV uygulamalarında ve sınırlı sayıda TO ve UF sistemlerinde kullanılmaktadır (Özkal, 2010). Plak-çerçeve modüllerin bir diğer kullanım alanı da membran biyoreaktör (MBR) prosesleridir. Düz plaka membranların arasına özel kanal tasarımı olan plastik bir çerçeve yerleştirilerek oluşturulmaktadır. Biyolojik arıtma tesislerinde genellikle batık membran modülü olarak kulla- nılırlar. Prof. Dr. Dincer Topacık Ulusal Membran Tekno- lojileri Uygulama ve Araştırma Merkezinde (MEM-TEK) geliştirilmiş olan bir MBRmodülünün görünümü Şekil 4’te verilmiştir. Düz plaka membranların kullanıldığı bu MBR modüllerinde, membranlar aralarında büyük hava kabar- Şekil 1. Professor Sidney Loeb ve mühendis Ed Selover plaka ve çerçeve modülden çıkarttıkları ters osmoz membranını incelerken. (UCLA Engineering, 2009).