İçeriğe atla

Nanofiltrasyon

Nanofiltrasyon, moleküler ağırlık sınırı ultrafiltrasyon ile ters osmoz arasında olan bir membran ayırma yöntemidir. Bakterilerin, virüslerin, organik kalıntıların ve sertliğin uzaklaştırılmasında kullanılır.

Ayrılma işlemi organik bir yarı geçirgen membrandan oluşan seçici geçirgen bir tabaka üzerinde gerçekleşir. İşlemde itici güç membranın iki tarafındaki besleme ve süzüntü arasındaki basınç farkıdır. Membran seçiciliğinden dolayı su ve molekül ağırlığı 200 Da’dan küçük bileşenler yarı geçirgen ayrıştırma tabakasını geçebilirken çözünmemiş karışımların bir veya birkaç bileşeni itici güce rağmen membran tarafından tutulur.

Genellikle membran materyalinin pozitif veya negatif yüklü olmasından dolayı nanofiltrasyon membranlar Donnan dengesiyle açıklanan iyonik seçiciliğe sahiptir. Buna göre küçük mineral iyonlarını içeren çözeltiler membrandaki sabit iyonik moleküllerle aralarında Donnan potansiyeli denen elektriksel bir potansiyel farkının doğmasına ve Donnan dengesi adı verilen dengenin oluşmasına neden olurlar. Bu dengenin sağlanması için zıt yüklü maddelerin ters yönde geçişi veya çözünmeyen formlarının çözünür hale dönüştürülmesi gerekir. Bu etki dolayısıyla nanofiltrasyon membranlar tek yüklü iyonları iki ve daha çok yüklü iyonlara göre daha fazla geçirir. Çözeltideki tuz oranı arttıkça membranın bu özelliği de artar.

Nanofiltrasyon cihazlarında yaygın olarak spiral sarılmış membran modülleri kullanılmıştır. Bunlarda membran alanı geniş olduğundan işletme maliyeti düşüktür fakat kapsamlı ön tasfiye gerektirmesi gibi bir dezavantajı vardır. Besleme tutucunun yüksekliğini düşük olması nedeniyle çok çabuk kirlenirler ve mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyonda olduğu gibi hidrolik olarak temizlenemezler. Kirlenmeyi önlemek ve membran yüzeyini temizlemek amacıyla geleneksel tasfiye işlemleri veya UF uygulamasının kimyasal (antiscalant, asit) dozlamasıyla birlikte uygulanması gerekmektedir. Ancak yeni geliştirilen kapiler nanofiltrasyon bu olumsuzluğu ortadan kaldırmıştır. Bu sistem genellikle su arıtmada kullanılır.

İlgili Araştırma Makaleleri

Hidroliz işlemi suyu oluşturan hidrojen ve oksijen elementlerinin birbirinden ayrılması ile sonuçlanan bir işlemdir. Bazı kaynaklarda hidroliz, moleküllerin su ilavesiyle daha fazla sayıda parçacık oluşturması olarak da geçer. Hidroliz, su ile bir kimyasal bağın parçalanmasıdır yani bir kimyasal reaksiyondur. Hidroliz genel olarak suyun nükleofil olduğu ikame(yer değiştirme reaksiyonu), eliminasyon(organik reaksiyon türü) ve solvasyon (çözme) reaksiyonları için kullanılır.

Yapay membran veya sentetik membran, laboratuvar ve endüstri ortamında saflaştırma ve yalıtma işlemlerinde kullanılır. Membranda bulunan küçük delikler büyük tanecikleri tutup küçük taneciklerin geçmesini sağlar. Özelleşmiş membranlar küçük molekülleri büyük moleküllerden ayırmakta kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Çözünürlük (kimya)</span> katı, sıvı veya gaz halindeki bir maddenin bir çözücü içinde çözülme kapasitesi

Çözünürlük, belli bir miktar çözünenin, belirli şartlar altında, spesifik bir çözücü içinde çözünmesidir. Çözücü akışkan solvent olarak adlandırılır ve birlikte çözeltiyi oluştururlar. Çözümlendirme işlemi solvasyon olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">İyon</span> toplam elektron sayısının toplam proton sayısına eşit olmadığı, atoma net pozitif veya negatif elektrik yükü veren atom veya molekül

İyon ya da yerdeş, bir veya daha çok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atomdan oluşmuş elektrik yüklü parçacıktır. Atomlar kararsız yapılarından kurtulmak ve kararlı hale gelebilmek için elektron alırlar ya da kaybederler. Bunun için de başka bir atomla ya da kökle bağ kurarlar.

<span class="mw-page-title-main">Diyaliz</span>

Böbrek diyalizi böbrekleri artık bu işlevleri doğal olarak yapamayan kişilerde fazla su, çözünen maddeler ve toksinlerin kandan uzaklaştırılması işlemidir. İlk başarılı diyaliz 1943 yılında gerçekleştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">İyonik bağ</span> doğrudur

İyonik bağ, zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvetlere dayanan bir kimyasal bağ türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal bağ</span> atomları birbirine bağlanmasını ve bir arada kalmasını sağlayan kuvvet

Kimyasal bağ, atomların veya iyonların molekülleri, kristalleri ve diğer yapıları oluşturmak üzere birleşmesidir. Bağ, iyonik bağlar'da olduğu gibi zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvetten veya kovalent bağ'larda olduğu gibi elektronların paylaşılmasından veya bu etkilerin bazı kombinasyonlarından kaynaklanabilir. Açıklanan kimyasal bağların farklı mukavemetleri vardır: kovalent, iyonik ve metalik bağlar gibi "güçlü bağlar" veya "birincil bağlar" ve dipol-dipol etkileşimleri, London dağılım kuvveti ve hidrojen bağı gibi "zayıf bağlar" veya "ikincil bağlar" vardır.

<span class="mw-page-title-main">Hemodiyaliz</span> Kanın temizlenmesi için kullanılan tıbbi prosedür

Tıpta, hemodiyaliz, fistül, greft ya da kateter adı verilen uygun bir vasküler giriş yolu kullanılarak hastadan alınan kanın, bir makine ve pompa yardımıyla diyalizör adı verilen bir süzgeçten geçirilirken sıvı ve solüt içeriğini düzenleyerek hastaya geri verilmesine verilen addır. Genelde haftada 3 kez 4 saat süren seanslar şeklinde uygulanır.

Protein saflaştırması, karmaşık bir karışımdan tek bir tip proteini izole etmek için izlenen bir seri süreçtir. İlgi duyulan bir proteinin işlevi, yapısı ve diğer proteinlerle etkileşiminin karakterizasyonu için protein saflaştırması şarttır. Başlangıç malzemesi genelde bir biyolojik doku veya mikrobiyal kültürdür. Saflaştırma sürecinin çeşitli adımları sonucunda, protein içinde hapsolduğu ortamdan kurtarılır, karışımda bulunan protein olan ve protein olmayan kısımlar birbirinden ayrılır ve nihayet arzulanan protein tüm diğer proteinlerden ayrıştırılır. Bir proteinin diğer tüm proteinlerden ayrıştırmak, protein saflaştırmasının en zahmetli yanıdır. Ayrıştırma adımlarında proteinlerdeki büyüklük, fizikokimyasal özellikler, bağlanma afinitesi ve biyolojik etkinlik gibi unsurlardaki farklılıklardan yararlanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ters osmoz</span>

Ters osmoz (RO) iyonları, istenmeyen molekülleri ve içme suyundan daha büyük parçacıkları gidermek için kullanılan hücre zarı olarak görev yapan bir su arıtma işlemidir.

<span class="mw-page-title-main">Su temizleme</span>

Su arıtma istenmeyen kimyasalları, biyolojik kirleticileri, askıda katı maddeleri(AKM) ve gazları sudan uzaklaştırma işlemidir. Amaç, belirli amaçlara uygun su üretmektir.

<span class="mw-page-title-main">Korona deşarjı</span>

Korona deşarjı; yüksek gerilimli bir iletkenin, etrafını saran hava gibi akışkanların iyonlaşmasıyla oluşan elektriksel bir deşarjdır. Havanın elektriksel bir kırılım geçirip iletkenleşmesi ve yükün iletkenden akışkana sızmasını sağlar. Korona deşarjı, iletkenin etrafındaki elektrik alanın, havanın dielektrik dayanımını aştığı yerlerde oluşur. Genellikle nemli ve sisli havalarda görülen bu deşarj işlemi radyal olarak dışarıya mor renkli ışık halkaları emite eder. Kendiliğinden meydana gelen korona deşarjı doğal olarak eğer elektrik alanı şiddetinin limiti sonsuza gitmiyorsa yüksek voltajlı sistemlerde açığa çıkar. Genellikle yüksek voltaj taşıyan iletkenlerin havaya bitişik sivri noktalarında, mavimsi bir parıltı olarak görülür ve bir gaz deşarj lambasıyla aynı özellikte ışık yayar.

<span class="mw-page-title-main">Membran potansiyeli</span> biyolojik hücrenin içi ve dışı arasındaki elektrik potansiyel farkı

Çeper potansiyeli biyolojik hücrenin içi ve dışı arasındaki elektrik potansiyel farkıdır. Dış kısım için bu potansiyel değeri genellikle -40 mV ile -80 mV arasındadır.

<span class="mw-page-title-main">Kütle spektrometrisi</span> Kütle ölçer

Kütle spektrometrisi, İngilizce: Mass spectrometry (MS), kimyasal türleri iyonize edip oluşan iyonları Kütle-yük oranını esas alarak sıralayan bir analitik teknik. Daha basit terimler ile, bir kütle spektrumu bir numunen içindeki kütleleri ölçer. Kütle spektrometrisi birçok farklı alanda kullanılır ve kompleks karışımlara uygulandığı kadar saf numunelere de uygulanır.

<span class="mw-page-title-main">Su yumuşatma</span> Sert sudan pozitif katyonların çıkarılması

Su yumuşatma, su arıtma zamanı kalsiyum, magnezyum ve diğer bazı metal katyonların sert su içerisinde uzaklaştırılmasıdır. Elde edilen yumuşak su, sabun kalsiyum iyonlarını paspaslamakla israf edilmediğinden, aynı temizlik çabası için daha az sabun gerektirir. Yumuşak su ayrıca borularda ve bağlantı parçalarında kireç birikmesini azaltarak veya ortadan kaldırarak sıhhi tesisatın ömrünü uzatır. Su yumuşatma, genellikle kireç yumuşatma veya iyon değiştirme reçineleri kullanılarak gerçekleştirilir, ancak su filtreleri sistemlerinde nanofiltrasyon veya ters osmoz membranları kullanılarak giderek daha fazla yapılır.

Mikrofiltrasyon, kontamine bir sıvının, mikroorganizmaları ve süspanse edilmiş partikülleri proses sıvısından ayırmak için özel bir gözenek büyüklüğündeki membrandan geçirildiği bir tür fiziksel filtrasyon prosesidir. İstenmeyen kirletici maddeler içermeyen bir ürün akışı sağlamak için, membran teknolojisi kullanılarak ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve ters osmoz gibi çeşitli ayırma işlemleriyle birlikte kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ultrafiltrasyon</span>

Ultrafiltrasyon (UF), basınç veya moleküler difüzyon gibi kuvvetlerin yarı geçirgen bir membrandan ayrılmaya neden olduğu çeşitli membran teknolojisi kullanan filtrasyondur. Askıda kalan katı maddeler ve yüksek moleküler ağırlıklı solvatlar, retentatta tutulurken, su ve düşük moleküler ağırlıklı solvatlar, permattaki (süzüntü) zardan geçer. Bu ayırma işlemi endüstride ve araştırmada, makro proteinlerin çözeltilerinin, özellikle protein çözeltilerinin saflaştırılması ve konsantre hale getirilmesi için kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ayırma işlemi</span> kimyasal madde karışımını iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yöntem

Ayırma işlemi, bir kimyasal madde karışımını en az iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yönteme verilen addır. Ayırma işlemi sonucunda oluşan ürünlerden en az biri, kaynaktaki bileşenlerden en az biri ya da birden fazlası bakımından zenginleşir. Bazı durumlarda karışımlar bir ayırma işlemiyle neredeyse tamamen saf iki bileşene ayırabilir. Karışımın bileşenleri arasındaki fiziksel veya kimyasal farklarından yararlanılarak ayırma gerçekleştirilir.

<span class="mw-page-title-main">Yüksek performanslı sıvı kromatografisi</span>

Yüksek performanslı sıvı kromatografisi bir analitik kimya yöntemidir. Karışımlardaki bileşenlerin, ayrıştırılmasında, nitelik ve niceliklerinin belirlenmesinde kullanılan bir analiz tekniğidir. Bu teknikte pompalar ile pompalanan yüksek basincli sıvı faz aracılığıyla taşınan analitler, kromatografik kolona ulaşır. Kolona ulaşan analitler, kolon ile farklı şekillerde etkileşip, farklı zamanlarda detektöre ulaşırlar. Burada, kolon katı bir adsorbent maddeyle doludur ki bu maddenin özellikleri sayesinde kromatografik ayrışma gerçekleşir.

<span class="mw-page-title-main">Membran biyoreaktör sistemi</span>

Membran biyoreaktör (MBR) sistemi, biyolojik arıtım metotlarından biri olan aktif çamur prosesini membran ayırma prosesiyle birleştiren arıtım teknolojisidir.