Besleme karakteristikleri ve sıcaklığın ileri ozmoz membran performansı üzerine etkisinin model ortamlarda incelenmesi
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu çalışmada, peynir altı suyunda (PAS) bulunan bileşenlerin, ayrı ayrı ve birlikte farklı sıcaklık ve pH koşullarında ileri ozmoz (FO) membran performansı üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, farklı besleme karakteristiklerine sahip 4 adet besleme çözeltisi (FS) hazırlanmıştır. Hazırlanan FS’ler PAS içerisindeki oranları doğrultusunda protein olarak sığır serum albümin (BSA), şeker olarak laktoz ve inorganik madde olarak kalsiyum klorür (CaCl2 ) içermektedir. Farklı pH değerlerine (pH=4,7 ve pH=6,4) ayarlanan FS’ler 35 iv ? C ve 55 ? C sıcaklıklarda memrbandan geçirilerek konsantre edilmiş ve bileşenlerin bu koşullarda membran kirlenmesine olan etkileri akı-zaman ve suda çözünür kuru madde (SÇKM)-zaman grafikleri üzerinden incelenmiştir. Akı profilleri ve membrandan geçiş oranları incelendiğinde her bir bileşenin, sıcaklık ve pH değerlerinden farklı şekilde etkilendikleri görülmüştür. Sıcaklık, laktoz ve CaCl2 ’nin çözünürlüklerini etkilerken, BSA için yüksek sıcaklıklar proteinlerin yapısını etkilendiğinden kirlenmeye neden olmaktadır. pH değerleri ise CaCl2 ’nin çözünürlük özelliğini ve BSA proteininin net yükünü değiştirdiğinden süreç performansı için önemli bir parametre olmuştur. Tüm FS’ler karşılaştırıldığında membrandan en yüksek akı geçişleri CaCl2 ve laktoz içeren FS’de gözlenmiştir. Özellikle 55 ? C pH 6,4’te en yüksek konsantrasyonseviyelerine ulaşarak FS, 7 kat kadar konsantre edilmiştir. Ancak sıcaklığın 35 ? C’ye düşmesi durumunda bileşenlerden kaynaklanan membran kirlenmesi gözlenmiştir. Kirlenme üzerine en etkili bileşen BSA proteini olmuştur. Sıcaklığın yükselmesi ve pH değerinin BSA’nın izoelektrik noktasına (PI) eşit olduğu durumda akı değerleri diğer koşullara kıyasla yüksek bir düşüş göstermiştir. Bileşenlerden kaynaklı membran kirlenmesi, en yüksek laktoz, CaCl2 ve BSA içeren FS’de görülmüştür. Bu FS’nin 55 v ? C pH 4,7 koşullarında konsantre edilmesi sırasında %30 oranında akı düşüşü hesaplanırken bu düşüş tüm çalışma boyunca gözlemlenen en yüksek akı düşüşü olmuştur. Sonuç olarak, yüksek sıcaklık BSA içeren FS’lerin PI=pH durumu dışında FO sürecinin verimliliğini arttırmıştır. Bu durumda protein içeren FS’lerde, proteinlerin yapısına zarar vermeyecek en yüksek sıcaklık değerlerinin seçilmesi ve FS’nin pH değerinin, içerisindeki proteinlerin PI değerinden farklı olması bileşenlerden kaynaklı membran kirlenmelerinin önüne geçilebilmesi için önemli faktörlerdir.
In this study, it was aimed to investigate the effects of the components in whey (PAS) individual together on the performance of forward osmosis (FO) membranes at different temperature and pH values. For this purpose, 4 feed solution (FS) with different feeding chracteristics were prepared. FSs contains bovine serum albümin (BSA) as protein, lactose as sugar and calcium chloride (CaCl2 ) as inorganic substance in accordance with its proportion PAS. FSs set to different pH values (pH=4,7 and pH=6,4) were concentrated by passing through the membrane at 35 vi ? C and 55 ? C temperatures. Effects of the components on membrane fouling under these conditions flux-time and water-soluble dry substances (SCKM)-time analyzed on the graphs. When the flux profiles and penetration rates are examined, it is seen that each component is affected differently by temperature and pH values. While temperature affects the solubility of lactose and CaCl2 , high temperatures for BSA fouling as it affects the structure of proteins. The pH value, affects the solubility property of CaCl2 and changes the net charge of the BSA protein. Therefore it has become an important parameter for process performance as it changes. When all FSs were compared, the highest flux transitions through the membrane were observed in the FS containing CaCl2 and lactose. The highest concentration levels were reached especially at 55 ? C pH 6,4. FS, concentrated up to 7 times. However, membrane fouling from the components was obserced with the temperature dropping 35 ? C. The most effective component on fouling was BSA. When the temperature rises and the pH value is equal to the isoelectric point (PI) of BSA, the flux values show a high decrease compared to the other conditions. Membrane fouling from components was highest in the FS containing lactose, CaCl2 and BSA. A flux reduction of 30% was calculated when concentrating this FS at 55 vii ? C pH 4,7 conditions. This was the highest flux drop observed during the entire study. As a result, the high temperature increased the efficiency of the FO process, except for the PI=pH condition of the FS containing BSA. İn this case, in FSs containing protein, the highest temperature values that will not damage the structure of the proteins should be selected and the pH value of FS is higher than the PI value of the proteins in it, which are important factors to prevent membrane fouling caused by the components.
In this study, it was aimed to investigate the effects of the components in whey (PAS) individual together on the performance of forward osmosis (FO) membranes at different temperature and pH values. For this purpose, 4 feed solution (FS) with different feeding chracteristics were prepared. FSs contains bovine serum albümin (BSA) as protein, lactose as sugar and calcium chloride (CaCl2 ) as inorganic substance in accordance with its proportion PAS. FSs set to different pH values (pH=4,7 and pH=6,4) were concentrated by passing through the membrane at 35 vi ? C and 55 ? C temperatures. Effects of the components on membrane fouling under these conditions flux-time and water-soluble dry substances (SCKM)-time analyzed on the graphs. When the flux profiles and penetration rates are examined, it is seen that each component is affected differently by temperature and pH values. While temperature affects the solubility of lactose and CaCl2 , high temperatures for BSA fouling as it affects the structure of proteins. The pH value, affects the solubility property of CaCl2 and changes the net charge of the BSA protein. Therefore it has become an important parameter for process performance as it changes. When all FSs were compared, the highest flux transitions through the membrane were observed in the FS containing CaCl2 and lactose. The highest concentration levels were reached especially at 55 ? C pH 6,4. FS, concentrated up to 7 times. However, membrane fouling from the components was obserced with the temperature dropping 35 ? C. The most effective component on fouling was BSA. When the temperature rises and the pH value is equal to the isoelectric point (PI) of BSA, the flux values show a high decrease compared to the other conditions. Membrane fouling from components was highest in the FS containing lactose, CaCl2 and BSA. A flux reduction of 30% was calculated when concentrating this FS at 55 vii ? C pH 4,7 conditions. This was the highest flux drop observed during the entire study. As a result, the high temperature increased the efficiency of the FO process, except for the PI=pH condition of the FS containing BSA. İn this case, in FSs containing protein, the highest temperature values that will not damage the structure of the proteins should be selected and the pH value of FS is higher than the PI value of the proteins in it, which are important factors to prevent membrane fouling caused by the components.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
İleri ozmoz, Peynir altı suyu, Sığır serum albümin, Laktoz, Kalsiyum klorür, pH, Sıcaklık, Membran kirlenmesi, Forward osmosis, Whey, Bovine serum albümin, Lactose, Calcium chloride, Temperature, Membran fouling
