Obtenção de mantas de poli (ácido lático) por fiação por sopro em solução e sua caracterização para uso em sistemas de microfiltração
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13091 |
Resumo: | In order to remediate the difficulty of access to safe drinking water by 1/3 of the world population and the need to use new processes for obtaining materials, membranes produced by solution blow spinning (SBS) have a great potential for use in liquid filtration due to their small pores (0,2 to 10 µm) and high porosity (>80%), being capable of retaining particles and even microorganisms. In this context, the objective of this work was the production and characterization of poly (lactic acid) (PLA) mats obtained by SBS technique to be morphologically, thermally and mechanically evaluated, as well as to observe their water flux and rejection / retention properties. First, the concentrations of 10 and 16% w/v of PLA/dichloromethane solution were selected due to being the limit concentrations of the semi-diluted regime. Then, process parameters such as injection rate and air pressure were selected from an experimental design of type 23, where the effect of these properties and the solution concentration on the fiber diameters was observed. The non-woven mats produced were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (TGA and DSC), tensile testing, water flux and rejection performance of alumina particles and retention of E. coli bacteria. It was observed that the lower concentration of polymeric solution led to the obtention of mats with smaller average fiber diameter, greater crystallinity, impacting on their greater tensile strength. The results of water flux showed that the mats obtained from the solution with higher polymer concentration had less resistance to the water flow, being an indication of larger pore diameters. In rejection tests of alumina particles and retention of bacteria, both types of mats had similar performances, with ~34% of rejection of alumina particles and 7% of retention of bacteria. Therefore, this work correlated structure-processing-properties in liquid filtration of PLA mats obtained by the promising technique of solution blow spinning, which presents a series of advantages over the common techniques to obtain nanofibrous membranes. |
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Azerêdo, Marina Soares deMarconcini, José Manoelhttp://lattes.cnpq.br/5373845785326215http://lattes.cnpq.br/04245531615337962ae71983-be69-4dc3-b41a-f15f2fa8ef9f2020-07-29T09:14:36Z2020-07-29T09:14:36Z2020-05-27AZERÊDO, Marina Soares de. Obtenção de mantas de poli (ácido lático) por fiação por sopro em solução e sua caracterização para uso em sistemas de microfiltração. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13091.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13091In order to remediate the difficulty of access to safe drinking water by 1/3 of the world population and the need to use new processes for obtaining materials, membranes produced by solution blow spinning (SBS) have a great potential for use in liquid filtration due to their small pores (0,2 to 10 µm) and high porosity (>80%), being capable of retaining particles and even microorganisms. In this context, the objective of this work was the production and characterization of poly (lactic acid) (PLA) mats obtained by SBS technique to be morphologically, thermally and mechanically evaluated, as well as to observe their water flux and rejection / retention properties. First, the concentrations of 10 and 16% w/v of PLA/dichloromethane solution were selected due to being the limit concentrations of the semi-diluted regime. Then, process parameters such as injection rate and air pressure were selected from an experimental design of type 23, where the effect of these properties and the solution concentration on the fiber diameters was observed. The non-woven mats produced were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (TGA and DSC), tensile testing, water flux and rejection performance of alumina particles and retention of E. coli bacteria. It was observed that the lower concentration of polymeric solution led to the obtention of mats with smaller average fiber diameter, greater crystallinity, impacting on their greater tensile strength. The results of water flux showed that the mats obtained from the solution with higher polymer concentration had less resistance to the water flow, being an indication of larger pore diameters. In rejection tests of alumina particles and retention of bacteria, both types of mats had similar performances, with ~34% of rejection of alumina particles and 7% of retention of bacteria. Therefore, this work correlated structure-processing-properties in liquid filtration of PLA mats obtained by the promising technique of solution blow spinning, which presents a series of advantages over the common techniques to obtain nanofibrous membranes.Diante da dificuldade de acesso a água limpa e potável por 1/3 da população mundial e da necessidade de utilização de novas metodologias para obtenção de materiais, mantas obtidas pelo método de fiação por sopro em solução (FSS) têm um grande potencial de uso em filtração devido seus poros pequenos (0,2 a 10 µm) e alta porosidade (>80%) que são capazes de reter partículas e até micro-organismos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi a obtenção por FSS de mantas de poli (ácido lático) (PLA) e sua caracterização morfológica, térmica e mecânica, bem como a avaliação de suas propriedades de fluxo e retenção. Primeiramente, as concentrações de 10 e 16% m/v de PLA em diclorometano foram selecionadas por serem as concentrações limites do regime semidiluído. Depois, os parâmetros de processo como taxa de injeção e pressão do ar foram selecionados a partir de um planejamento experimental do tipo 2^3, onde se observou o efeito destas propriedades e da concentração nos diâmetros de fibra. As mantas produzidas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises térmicas (TG e DSC), ensaio mecânico de tração, fluxo de água e capacidade de retenção de partículas de alumina e de bactérias E. coli. Foi observado que a menor concentração de solução polimérica levou a obtenção de mantas com menor diâmetro médio de fibras, com maior cristalinidade, impactando na sua maior resistência à tração. Os resultados de fluxo de água mostraram que a manta obtida a partir da solução com maior concentração polimérica teve menor resistência ao fluxo de água, sendo um indicativo de maiores diâmetros de poro. Nos ensaios de retenção de partículas de alumina e de bactérias, as duas mantas tiveram performances similares de retenção, com ~34% para alumina e 7% para bactérias. Sendo assim, este trabalho correlacionou estrutura-processamento-propriedades em filtração líquida de mantas de PLA obtidas pela técnica promissora de fiação por sopro em solução, que apresenta uma série de vantagens em relação às técnicas de obtenção de membranas nanofibrosas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 88882.332700/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFiação por sopro em soluçãoPoli (ácido lático)MantasMicrofiltraçãoSolution blow spinningPoly (lactic acid)MatsMicrofiltrationENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSObtenção de mantas de poli (ácido lático) por fiação por sopro em solução e sua caracterização para uso em sistemas de microfiltraçãoProduction of poly (lactic acid) mats by solution blow spinning and its characterization for use in microfiltration systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600837168ce-7bcb-428f-b56f-2a4440a823eereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMarina Soares de Azerêdo - Dissertação.pdfMarina Soares de Azerêdo - Dissertação.pdfdissertaçãoapplication/pdf8700776https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/1/Marina%20Soares%20de%20Azer%c3%aado%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf4e68ac736abd3a417f5d69d13308cd3fMD51BCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfcarta comprovanteapplication/pdf132195https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf34921ecc0a4c2d81fdafbe5d1e507472MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTMarina Soares de Azerêdo - Dissertação.pdf.txtMarina Soares de Azerêdo - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain169542https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/4/Marina%20Soares%20de%20Azer%c3%aado%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txt8423375ff075d8a48a23725b972394e9MD54BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILMarina Soares de Azerêdo - Dissertação.pdf.jpgMarina Soares de Azerêdo - Dissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6704https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/5/Marina%20Soares%20de%20Azer%c3%aado%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpg45edc3c03ca55ddf6d7a27c061598263MD55BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13945https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13091/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpg06b457e291bf50566833b6750f677100MD57ufscar/130912023-09-18 18:31:59.014oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13091Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:59Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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