Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barradas, Diogo dos Reis
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/16975
Resumo: Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica
id RCAP_ba6c19e1a2cd0fb3061f0eb477460eb1
oai_identifier_str oai:repositorio.ipl.pt:10400.21/16975
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiáliseMembranasAcetato de celuloseUiO-66(Zr)Hemodiálisep-Cresil SulfatoBSAIsotérmicasMembranesCellulose acetateUiO-66(Zr)HemodialysisPCresil SulphateBSATrabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia BiomédicaExiste atualmente uma quantidade significativa de aplicações nos processos da indústria química, alimentar e biomédica onde as membranas desempenham papeis chave nos mesmos. As membranas são filmes bastantes versáteis e suscetíveis de sofrer alterações estruturais que lhes conferem propriedades específicas, como o caso de membranas assimétricas de acetato de celulose (CA) utilizadas na hemodiálise. No trabalho experimental apresentado incorporou-se o MOF: UiO-66(Zr), em membranas de CA com o intuito de aumentar a sua capacidade de remoção de toxinas urémicas na hemodiálise como o p-Cresil Sulfato (pCS). O UiO-66(Zr) foi sintetizado e caracterizado através de espectroscopia de infravermelhos, difração de raios-X e de termogravimetria. Sintetizaram-se e caracterizaram-se as seguintes membranas: CA22/SiO2, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (1% de UiO-66(Zr)), CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (1,5% de UiO-66(Zr)), CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (2% de UiO-66(Zr)) e CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (2,5% de UiO-66(Zr)), todas elas com um teor de 3% de sílica amorfa. As membranas foram submetidas a uma análise SEM-EDS que provou a presença de UiO-66(Zr) nas suas matrizes, com maior prevalência na camada suporte das mesmas. Revelou ainda que a dispersão do MOF originou aglomerados deste material por todo o filme, resultando em aglomerados maiores para membranas com maior teor de UiO-66(Zr). Na caracterização de permeação das membranas, obteve-se uma gama de LP dos 14,38 aos 33,82 Kg/bar/h/m2, sendo a CA22/SiO2 e a CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 1,5% as membranas com menor e maior LP, respetivamente. Os limites de exclusão molecular (MWCO) das membranas foram também calculados, onde se observou que este parâmetro aumenta com o aumento da incorporação de UiO-66(Zr) nas mesmas, resultando em MWCOs de 3527, 7491, 9431, 12407 e 14688 Da. Calculou-se também a sua rejeição a sais (NaCl e Na2SO4), sendo esta muito baixa, <13%, para todas as membranas. Obtiveram-se ainda coeficientes de rejeição ao pCS de 25%, 29%, 20%, 24% e 22% para a membranas CA22/SiO2, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 1%, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 1,5%, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 2% e CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 2,5%, respetivamente. Estes resultados mostram que a incorporação de MOF nas membranas leva a um aumento da permeabilidade e MWCO das mesmas e a uma rejeição menor ao pCS. Foram ainda construídas isotérmicas de adsorção de Freundlich ao pCS a 37º C para o UiO-66(Zr), bem como de Langmuir para as membranas com MOF na sua viii composição, onde se concluiu que a adsorção, por massa de MOF, diminui com o aumento do teor de UiO-66(Zr) na membrana, devido à maior aglomeração de MOF que se verifica para as membranas com maior teor deste material. Construiu-se ainda uma isotérmica de adsorção de pCS à BSA. Através das curvas de adsorção obtidas, foram retirados os parâmetros de Langmuir e Freundlich para cada um dos casos. Por fim, foi efetuada uma última isotérmica de adsorção ao pCS na presença de UiO-66(Zr) e BSA onde foi possível reduzir a adsorção da toxina à proteína em cerca de 50% com 5 mg/mL de UiO-66.There are currently a significant number of chemical, food and biomedical industries where membranes play key roles in the respective processes. Membranes are very versatile films and can undergo structural changes that give them specific properties, such as the asymmetric cellulose acetate (CA) membranes used in hemodialysis. In the experimental work presented, the MOF: UiO-66(Zr) was incorporated into CA membranes in order to increase their capacity to remove uremic toxins in hemodialysis, such as p-Cresyl Sulfate (pCS). UiO-66(Zr) was synthesized and characterized using infrared spectroscopy, X-ray diffraction and thermogravimetry. The following membranes were synthesized and characterized: CA22/SiO2, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (1% UiO-66(Zr)), CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (1.5% UiO-66(Zr)), CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (2% UiO-66(Zr)) and CA22/SiO2/UiO-66(Zr) (2.5% UiO-66(Zr)), all with a 3% amorphous silica content. The membranes were subjected to SEM-EDS analysis which proved the presence of UiO-66(Zr) in their matrices, with a higher prevalence in their support layer. It also revealed that the dispersion of MOF led to agglomerates of this material throughout the film, resulting in larger agglomerates for membranes with a higher UiO-66(Zr) content. In the permeation characterization of the membranes, a hydraulic permeability, LP, range of 14,38 to 33,82 kg/bar/h/m2 was obtained, with CA22/SiO2 and CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 1,5% being the membranes with the lowest and highest LP, respectively. The molecular weight cut-off (MWCO) of the membranes were also calculated, where it was observed that this parameter increases with increasing incorporation of UiO-66(Zr), resulting in MWCOs of 3527, 7491, 9431, 12407 and 14688 Da. Their salt rejections (NaCl and Na2SO4) were also calculated, which were very low, <13%, for all the membranes. Rejection coefficients for pCS were 25%, 29%, 20%, 24% and 22% for CA22/SiO2, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 1%, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 1,5%, CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 2% and CA22/SiO2/UiO-66(Zr) 2,5%, respectively. These results show that the incorporation of MOF into the membranes leads to an increase in their permeability and MWCO and to lower rejections of pCS. A Freundlich adsorption isotherm constructed for pCS at 37º C for UiO-66(Zr), and a Langmuir isotherm for membranes with MOF in their composition. It was concluded that the adsorption, per MOF mass, decreases for membranes with increasing MOF content, vi due to the greater agglomeration of MOF that occurs for membranes with a higher content of UiO-66(Zr). A pCS adsorption isotherm was also constructed for BSA. Using the adsorption curves obtained, the Langmuir and Freundlich parameters were calculated for each case. Finally, a last adsorption isotherm was carried out on pCS in the presence of both UiO-66(Zr) and BSA, where it was possible to reduce the adsorption of the toxin to the protein by around 50% with 5 mg/mL of UiO-66.Minhalma, Luís MiguelPinho, Maria Norberta Neves Correia deRCIPLBarradas, Diogo dos Reis2024-01-24T10:15:48Z20232023-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/16975TID:203453220porBarradas, Diogo dos Reis - Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2023. Dissertação de Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-01-31T02:16:10Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/16975Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T01:59:13.387621Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
title Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
spellingShingle Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
Barradas, Diogo dos Reis
Membranas
Acetato de celulose
UiO-66(Zr)
Hemodiálise
p-Cresil Sulfato
BSA
Isotérmicas
Membranes
Cellulose acetate
UiO-66(Zr)
Hemodialysis
PCresil Sulphate
BSA
title_short Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
title_full Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
title_fullStr Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
title_full_unstemmed Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
title_sort Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise
author Barradas, Diogo dos Reis
author_facet Barradas, Diogo dos Reis
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Minhalma, Luís Miguel
Pinho, Maria Norberta Neves Correia de
RCIPL
dc.contributor.author.fl_str_mv Barradas, Diogo dos Reis
dc.subject.por.fl_str_mv Membranas
Acetato de celulose
UiO-66(Zr)
Hemodiálise
p-Cresil Sulfato
BSA
Isotérmicas
Membranes
Cellulose acetate
UiO-66(Zr)
Hemodialysis
PCresil Sulphate
BSA
topic Membranas
Acetato de celulose
UiO-66(Zr)
Hemodiálise
p-Cresil Sulfato
BSA
Isotérmicas
Membranes
Cellulose acetate
UiO-66(Zr)
Hemodialysis
PCresil Sulphate
BSA
description Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023
2023-01-01T00:00:00Z
2024-01-24T10:15:48Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.21/16975
TID:203453220
url http://hdl.handle.net/10400.21/16975
identifier_str_mv TID:203453220
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv Barradas, Diogo dos Reis - Preparação e caracterização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose/SiO2/UiO-66(Zr) para remoção de toxinas urémicas na hemodiálise. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2023. Dissertação de Mestrado
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799137076115931136

Registros relacionados