Seramik Membran Teknolojisi ile Bor Giderimi: Model Bor Çözeltisi ve Model Jeotermal Su Üzerine Deneysel Bir Araştırma

Seramik membranlar, yüksek sıcaklık ve kimyasal dayanıklılıkları sayesinde jeotermal su arıtımında polimerik membranlara kıyasla önemli avantajlar sunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, model bor çözeltisi ve model jeotermal su örneklerinde 1 kDa MWCO değerine sahip seramik membranın bor giderim performansını, akı kararlılığını ve proses uygulanabilirliğini değerlendirmektir. Deneysel çalışmalar, laboratuvar ölçekli çapraz akışlı seramik membran test sistemi kullanılarak, 1 kDa gözenek çapına sahip tübüler seramik membran ile gerçekleştirilmiştir. Model bor çözeltisi ve model jeotermal su örnekleri farklı işletme basınçlarında (1, 2 ve 4 bar), pH değerlerinde (doğal pH ve pH 9,5) ve bor konsantrasyonlarında (10 ve 20 ppm B) test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, basınç artışının süzüntü akısını belirgin şekilde yükselttiğini, ancak bor giderim veriminin düşük seviyelerde kaldığını göstermiştir. Bu durum, borun doğal pH koşullarında borik asit formunda bulunması ve küçük moleküler boyutu nedeniyle membran gözeneklerinden geçebilmesiyle ilişkilendirilmiştir. Model jeotermal su deneylerinde de benzer eğilim gözlenmiş olup çözünmüş iyonların ve tuzların 1 kDa seramik membran tarafından tutulamadığı belirlenmiştir. SEM ve SEM-EDX analizleri, membranın üç katmanlı yapısını, homojen gözenek morfolojisini ve TiO2 esaslı bileşimini doğrulamıştır. Ekonomik değerlendirme, seramik membranların yüksek ilk yatırım maliyetine rağmen, yüksek akı performansı, uzun kullanım ömrü ve yapısal dayanıklılıkları sayesinde uzun vadede sürdürülebilir bir seçenek oluşturabileceğini ortaya koymuştur. Çalışmanın genel bulguları, 1 kDa gözenek boyutuna sahip seramik membranın mevcut haliyle jeotermal sulardan bor giderimi için yeterli olmadığını; ancak pH optimizasyonu, membran modifikasyonları, ön arıtma adımları ve hibrit proses entegrasyonları ile performansın arttırılabileceğini göstermektedir. Ek olarak, borun geri kazanımına yönelik teknolojilerin araştırılması ve geliştirilmesi, döngüsel ekonomi kapsamında çevresel ve ekonomik katkıların arttırılmasına olanak sağlayabilir.