Development of a New Post-treatment Drying Method in Organic Solvent Nanofiltration for Poly(ether ether ketone) Nanofiltration Membranes

• Autor(a) principal: Gentilhomem, Mariana Inês Garcia
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/139633
• topic: Organic Solvent Nanofiltration (OSN); PEEK membranes; hot press; drying method; solvent exchange step; sustainability; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Química

A Nanofiltração com Solventes Orgânicos OSN, é uma das tecnologias de maior interesse, em pro-cessos de separação, de um ponto de vista sustentável, quando comparada com processos como a des-tilação e a evaporação. A maioria das investigações relacionadas com esta tecnologia, estão direciona-das para a estabilidade química de membranas poliméricas, estabilidade essa que é obtida através de técnicas, que utilizam reagentes tóxicos, e alguns químicos que podem causar um enorme desperdício orgânico, durante o processo de fabricação destas membranas. É, por isso, controverso afirmar, que a Nanofiltração com Solventes Orgânicos OSN é uma tecnologia desenhada para resolver problemas re-lacionados com a sustentabilidade, uma vez que a própria fabricação de membranas através desta tec-nologia, está longe de ser sustentável. Para melhorar a sustentabilidade desta tecnologia, foi investigado e desenvolvido, durante a fabri-cação de membranas PEEK, um novo método de secagem, mais eficiente que os convencionais méto-dos, tornando o processo de secagem mais rápido, e com um consumo energético menor. Foram ainda investigados, durante o passo de troca de solvente, diversos solventes, de forma a encontrar um solvente economicamente acessível e menos tóxico, capaz de otimizar o desempenho da membrana, e tornar o processo mais verde. A metodologia usada neste estudo baseou-se na comparação de membranas PEEK, que foram sujei-tas a diferentes temperaturas (30ºC, 50 ºC, 80 ºC, 100 ºC, 120 ºC, 140 ºC, 160 ºC), diferentes pressões (10, 30, 50, 100 bar), e tempo de 15 segundos, através de uma prensa quente. Foi feita ainda a compa-ração entre dois equipamentos de secagem diferentes (O Forno Convencional e a Prensa Quente). Por fim, foi investigado o efeito de dois solventes (Água Desionizada e Acetona), na etapa de troca de solvente. Os resultados mostraram que, ao aplicar pressão e aumentar a temperatura, ao mesmo tempo, o limite de peso molecular MWCO tendeu a diminuir, criando membranas mais apertadas. Essa diminuição foi mais pronunciada, usando a água desionizada como solvente. Foi possível obter membranas mais uni-formes, uma vez que a prensa quente, é constituída por 2 placas de metal que aplicam o calor direta-mente na membrana e portanto, tem a capacidade de (após serem aquecidas à mesma temperatura), distribuírem o calor uniformemente pela membrana. Por meio desse método, foi ainda possível reduzir o tempo de secagem, de 1 hora, para 15 segundos, diminuindo o consumo energético. De uma forma geral, foi possível tornar a Nanofiltração com Solventes Orgânicos OSN, uma tecnologia mais susten-tável.