Özet:
Bir membran prosesi olarak pervaporasyonun, geleneksel yöntemlerle ayrılması zor veya mümkün olmayan sıvı karışımların ayrılması için önemli potansiyele sahip bir temel işlem olduğu düşünülmektedir. Pervaporasyon işleminde besleme karışımı membranın bir tarafıyla temas halinde tutulmakta ve vakum pompası yardımıyla permeat, buhar olarak diğer taraftan sürekli olarak alınmaktadır. Bu çalışmada, ikili sıvi karışımı olarak etilasetat-su karışımı üzerinde durulmuştur. Membran olarak, yüksek akı ve seçicilik değerlerini verebilecek çapraz bağlı polivinilalkol (PVA) ve polidimetilsiloksan (PDMS) membranlar hazırlanmıştır. Çapraz bağlayıcı olarak PVA için tartarik asit seçilmiş ve PDMS için ticari çapraz bağlayıcısı kullanılmıştır. PVA'nın çapraz bağlanması için düşünülen okzalik asit yapılan ön denemeler sonunda elenmiştir. Yapılan ön denemeler sonucunda PVA için çapraz bağlayıcı olarak kullanılan tartarik asit konsantrasyonu ağırlıkça %20 olarak belirlenmiştir. Deneysel düzenek başlıca, besleme tankı, su banyosu, besleme pompası, vakum pompası, membran hücresi (paslanmaz çelik) ve dewar kaplarından oluşmaktadır. Pervaporasyon deneyleri, dewar kaplarında sıvı azotla yoğuşturulan permeatı toplamak için kullanılabilen üç tuzağa sahip bir sistemde gerçekleştirilmiştir. Sorpsiyon deneyleri film aplikatörüyle hazırlanan çapraz bağlı PVA ve PDMS membranlar kullanılarak saf su ve etilasetat içinde ve değişik yüzdelerde su içeren etilasetat-su karışımında PVA membran ile 30, 40 ve 50°C'de gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sadece PVA membranlar kullanılarak 30, 40, 50 ve 63°C sıcaklıklarda, saf madde ve karışıma yönelik pervaporasyon deneyleri yapılmış ve hazırlanan PVA membranların (50 ve 100 um kalınlığında) etilasetat-su karışımından su uzaklaştırmada son derece etkili olduğu belirlenmiştir. Denge eğrisi, ideal olmayan sıvı faz için Wilson denkleminin kullanıldığı buhar-sıvı denge hesaplamaları yapılarak oluşturulmuştur. Membran boyunca permeat sorpsiyonu ve difüzyonu için literatürden bulunan, Fujita'nın serbest hacim teorisi ve Flory-Huggins termodinamiğini kullanan ve çözelti-difüzyon modeli prensibinden hareket eden matematiksel bir model saf madde geçişine uygulanmıştır.
