Formação de membranas planas celulósicas por espalhamento duplo para os processos de nanofiltração e osmose inversa

Abstract

Resumo:No presente trabalho é estudado o preparo de membranas anisotrópicas compostas, em uma única etapa, para os processos de NF e OI, através do espalhamento simultâneo de duas soluções poliméricas [acetato de celulose -AC/formamida/acetona (26,3/23,7/50 % p/p) e AC/poli(vinil pirrolidona) -PVP/N,Ndimetilformamida -DMF (15/10/75 % p/p)]. A precipitação das soluções, em água destilada, foi acompanhada por medidas de transmitância de luz. Estudou-se a influência das condições de preparo das membranas, na sua morfologia e nas suas propriedades de transporte (fluxo de permeado e retenção de solutos -Polietilenoglicol (PEG) para a NF e NaCl para a OI). Realizou-se também um tratamento térmico nas diferentes membranas produzidas. Os resultados mostraram que é possível obter membranas celulósicas com total aderência das diferentes camadas, a qual pode ser atribuída às condições de transferência de massa que retardam a precipitação na região próxima à interface das soluções espalhadas simultaneamente. Com relação aos testes de OI e NF, as membranas desenvolvidas apresentaram valores de fluxo permeado (7 -465 L/h.m 2 ) dentro da faixa das membranas comerciais, retenção salina (NaCl) entre 24-63 % e retenção do PEG entre 53-82 %, mostrando o potencial de aplicação destas membranas. Palavras-chave: Acetato de celulose, osmose inversa, nanofiltração, processo de inversão de fases, espalhamento duplo. Membranes for Nanofiltration and Reverse Osmosis Prepared by Simultaneous Casting of Two Polymer Solutions.Abstract: The purpose of this work is to investigate the preparation of composite anisotropic membranes in a single stage, through the technique of simultaneous casting of two polymer solutions (cellulose acetate (CA)/ acetone/formamide (26.3/50/23.7 % w/w) and CA/polyvinylpyrrolidone/dimethyl formamide (15/10/75 % w/w)). The precipitation of the solutions was followed using light transmission experiments. The effect of the exposition period precipitation bath on the membrane properties is also reported. All the membranes were characterized by scanning electron microscopy and by permeation experiments. The RO and NF experiments are carried out using 5,000 µg/g (ppm) of NaCl aqueous solution and 5 g/L of polyethyleneglycol (PEG), 6 KDa, aqueous solution, respectively. Moreover, to reduce defects in the upper layer, the membranes were immersed in a water bath at 90°C for 60 minutes. The membrane morphology analysis indicates that is possible to obtain complete adhesion of the two layers. This result is related to the mass transfer conditions, which should delay the precipitation in the regions near the polymer solutions interface. Regarding the performance of the membranes in RO and NF experiments, the permeate fluxes are comparable to those observed with commercial membranes (7-465 L/h.m 2 ). The solute retention varied in the range of 24 to 63% for NaCl, and in the range of 53 to 82% for PEG. These results point out the potential of technical scale application of the double layer membranes.

Preparação e caracterização de membranas assimétricas de poli (fluoreto de vinilideno) suportadas em poliéster - I: efeito do tratamento térmico nas propriedades das membranas

“…A membrana com tratamento térmico apresentou fluxo de água permeado superior ao da membrana sem tratamento. Este efeito é contrário ao esperado, já que segundo a literatura [7] o tratamento térmico ocasionaria uma redução na permeabilidade das membranas, devido ao aumento da mobilidade segmental do polímero, levando a uma contração da membrana tratada pela redução do volume livre da desenvolvidas membranas de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) suportadas em poliéster, preparadas pelo processo de inversão de fase. As membranas preparadas foram caracterizadas por: resistência química; fluxo de água permeada; difusão de íons; Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaios térmicos (TGA, DSC), a fim de se verificar o comportamento das membranas e sua eficiência, nos processos de separação, contribuindo para a busca de sistemas viáveis e eficientes no tratamento de águas residuárias.…”

“…Neste tratamento, devido ao aumento da mobilidade segmental do polímero, ocasionado pelo aumento de energia térmica, há um aumento do número de choques entre as moléculas e da possibilidade de formar ligações intermoleculares que, irreversivelmente, reduzem o volume livre da matriz polimérica, provocando redução no tamanho de poros superficiais por contração capilar, verificada através de um aumento na seletividade e de diminuição na permeabilidade da membrana tratada [7] .…”

Avaliação das características de transporte em membranas de poliamida 66 preparadas com diferentes solventes

“…A poliamida 66 (PA 66) quando utilizada na forma de filmes, por exemplo, apresenta alta resistência a temperatura e boas propriedades de barreira, sendo que a taxa de permeação dos filmes, depende da espessura, grau de cristalinidade, temperatura e pressão aplicada [1] . A preparação de membranas de poliamida obtidas pelo método de inversão de fases (IF) é relatada por muitos autores [2][3][4][5][6][7][8] . …”

Characterization of Polyamide 66 membranes prepared by phase inversion using formic acid and hydrochloric acid such as solvents

“…The preparation and application of polymeric membranes obtained by phase inversion method is reported in the literature by many authors [1][2][3][4][5][6][7] . The mechanism of phase inversion is a determinant factor in the membranes morphology and in understanding the phenomena involved in their synthesis.…”