Abstract

Küresel ısınma ve yüksek petrol fiyatları, alternatif ve sürdürülebilir yenilenebilir enerji kaynakları üzerine araştırmaları artırmıştır. Biyokütleden fermantasyon yoluyla elde edilen biyoyakıtlar, fosil yakıtların yerine geçebilecek önemli alternatif yakıtlardır. Bununla birlikte, fermantasyon sonucu elde edilen ürün, yakıtın ısıl değerini büyük ölçüde azaltacak ve biyoyakıtların kullanımını sınırlayacak miktarda su içerir. Bu nedenle, biyoyakıtların dehidrasyonu önem kazanmaktadır. Pervaporasyon, düşük enerji tüketimi, atık üretmeyen çevre dostu özelliği ve azeotropik karışımları ayırmada mükemmel ayırma performansı nedeniyle biyoyakıtların dehidrasyonu için önemli bir ayırma teknolojisidir. Pervaporasyon prosesinde yüksek üretkenliğe, mükemmel seçiciliğe ve uzun süre kimyasal, termal ve mekanik dayanıma sahip membranın seçimi ve üretimi oldukça önemlidir. Membran malzemesi açısından, polimerik membranlar makul maliyetleri, üretim kolaylığı ve kolay ölçeklenebilirlikleri nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Bu çalışmada selüloz asetat ve polivinilpirolidon polimerleri kullanılarak blend membranlar hazırlanmıştır. Hazırlanan membranda polivinilpirolidon oranları değiştirilerek blend membranın ayırma performansına etkisi incelenmiştir. Hazırlanan membranın biyoetanolün susuzlaştırılmasında oldukça iyi ayırma performansı sergilediği görülmüştür.

References

[1] Cao Z, Xia C, Jia W, Qing W, Zhang W. Enhancing bioethanol productivity by a yeast-immobilized catalytically active membrane in a fermentation-pervaporation coupling process. J Membr Sci 2020; 595:117485.

[2] Baeyens J, Kang Q, Appels L, Dewil R, Lv Y, Tan T. Challenges and opportunities in improving the production of bio-ethanol. Prog Energy Combust 2015; 47: 60–88. 

[3] He X, Wang T, Huang J, Chen J, Li J. Fabrication and characterization of superhydrophobic PDMS composite membranes for efficient ethanol recovery via pervaporation. Sep Purif Technol 2020; 116675.

[4] Xu YM, Japip S, Chung TS. UiO-66-NH2 incorporated dual-layer hollow fibers made by immiscibility induced phase separation (I2PS) process for ethanol dehydration via pervaporation. J Membr Sci 2019; 117571.

[5] Huang RYM. Pervaporation Membrane Separation Processes. 1st ed. Amsterdam: Elsevier; 1991.

[6] Smitha B, Suhanya D, Sridhar S, Ramakrishna M. Separation of organic–organic mixtures by pervaporation—a review. J Membr Sci 2004; 241(1):1-21.

[7] Wijmans JG, Baker RW. The solution-diffusion model: a review. J Membr Sci 1995; 107(1-2):1-21.

[8] Austria HFM, Lecaros RLG, Hung WS, Tayo LL, Hu CC, Tsai HA, Lai JY. Investigation of salt penetration mechanism in hydrolyzed polyacrylonitrile asymmetric membranes for pervaporation desalination. Desalination 2019; 463:32–39.

[9] Wu H, Fang X, Zhang X, Jiang Z, LiB, Ma X. Cellulose acetate–poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) blend membrane for pervaporation separation of methanol/MTBE mixtures. Sep Purif Technol 2008; 64(2):183–191.

[10] Zhang XH, Liu QL, Xiong Y, Zhu AM, Chen Y, Zhang QG. Pervaporation Dehydration of Ethyl Acetate/Ethanol/Water Azeotrope Using Chitosan/Poly (vinyl pyrrolidone) Blend Membranes. J Membr Sci 2009; 327:274–280.

[11] Zhu Y, Xia S, Liu G, Jin W, Preparation of ceramic-supported poly(vinyl alcohol)-chitosan composite membranes and their applications in pervaporation dehydration of organic/water mixtures. J Membr Sci 2010; 349:341–348.

[12] Miyashita Y, Suzuki T, Nishio Y. Miscibility of cellulose acetate with vinyl polymers. Cellulose 2002; 9: 215–223.

[13] Sunitha K, Kumar YVLR, Sridhar S. Effect of PVP loading on pervaporation performance of poly(vinyl alcohol) membranes for THF/water mixtures. J Mater Sci 2009; 44(23):6280–6285.

[14] Zhang XH, Liu QL, Xiong Y, Zhu AM, Chen Y, Zhang QG. Pervaporation dehydration of ethyl acetate/ethanol/water azeotrope using chitosan/poly (vinyl pyrrolidone) blend membranes. J Membr Sci 2009;327(1-2):274–280. 

[15] Lu J, Nguyen Q, Zhou J, Ping ZH. Poly(vinyl alcohol)/poly(vinyl pyrrolidone) interpenetrating polymer network: Synthesis and pervaporation properties. J Appl Polym 2003; 89(10):2808–2814.

[16] Zhu T, Luo Y, Lin Y, Li Q, Yu P, Zeng M. Study of pervaporation for dehydration of caprolactam through blend NaAlg–poly(vinyl pyrrolidone) membranes on PAN supports. Sep Purif Technol 2010; 74(2): 242–252.