Produção de meios filtrantes a partir de garrafas PET recicladas para aplicações em filtração de ar com alta eficiência de coleta de nanopartículas através da técnica de Electrospinning
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Data de Publicação: | 2021 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14933 |
Resumo: | Air pollution and solid pollution are considered global problems, and endanger human health mainly due to the improper disposal of solid wastes, as the post-consumer plastic botlles.. The filtration process using fibrous filter media is widely used to remove particulate matter from an air stream because they are simple to use, low cost and can achieve high collection efficiencies. The properties of plastics make them potential candidates for nanofiber mat formers due to their attractive structural and mechanical characteristics. Thus, this research aimed to develop filtering media from PET waste using the electrospinning technique, dispensing with the use of microporous membranes as a support to remove nanoparticles from the air. The electrospinning process was carried out by changing the concentration of the polymer solution, the needle diameter, the processing time, the feed rate and the collector rotation speed. The average diameter of micro and nanofibers of the filter media produced ranged from 4.88 to 0.6 µm and it was possible to conclude that the mechanical strength increased with the reduction of the fiber diameter. The filter media produced showed high mechanical strength (4.5 MPa), adequate permeability (6.3x10-8 m2) and high porosity (99%), reaching high collection efficiency (about 100% for particles from 7 to 300 nm) and low pressure drop for the removal of viable aerosol nanoparticles. Therefore, the developed electrospun membranes can be applied as indoor air filters, where extremely clean air is needed (e.g., hospitals, clean zones of pharmaceutical and food industry, aircraft, among others) and also for making protective fabrics and PPE's. |
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Bonfim, Daniela Patrícia FreireAguiar, Mônica Lopeshttp://lattes.cnpq.br/0431688649128529http://lattes.cnpq.br/6489214115244937a59cf02c-7c47-4545-8e1a-64d6b651bd932021-09-27T14:15:57Z2021-09-27T14:15:57Z2021-07-29BONFIM, Daniela Patrícia Freire. Produção de meios filtrantes a partir de garrafas PET recicladas para aplicações em filtração de ar com alta eficiência de coleta de nanopartículas através da técnica de Electrospinning. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14933.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14933Air pollution and solid pollution are considered global problems, and endanger human health mainly due to the improper disposal of solid wastes, as the post-consumer plastic botlles.. The filtration process using fibrous filter media is widely used to remove particulate matter from an air stream because they are simple to use, low cost and can achieve high collection efficiencies. The properties of plastics make them potential candidates for nanofiber mat formers due to their attractive structural and mechanical characteristics. Thus, this research aimed to develop filtering media from PET waste using the electrospinning technique, dispensing with the use of microporous membranes as a support to remove nanoparticles from the air. The electrospinning process was carried out by changing the concentration of the polymer solution, the needle diameter, the processing time, the feed rate and the collector rotation speed. The average diameter of micro and nanofibers of the filter media produced ranged from 4.88 to 0.6 µm and it was possible to conclude that the mechanical strength increased with the reduction of the fiber diameter. The filter media produced showed high mechanical strength (4.5 MPa), adequate permeability (6.3x10-8 m2) and high porosity (99%), reaching high collection efficiency (about 100% for particles from 7 to 300 nm) and low pressure drop for the removal of viable aerosol nanoparticles. Therefore, the developed electrospun membranes can be applied as indoor air filters, where extremely clean air is needed (e.g., hospitals, clean zones of pharmaceutical and food industry, aircraft, among others) and also for making protective fabrics and PPE's.A poluição do ar e a poluição decorrente de resíduos sólidos são consideradas problemas globais e colocam em risco a saúde humana, principalmente, devido à emissão de partículas finas liberadas na atmosfera e o descarte impróprio de garrafas plásticas pós-consumo. O processo de filtração utilizando meios filtrantes fibrosos é bastante utilizado para a remoção de material particulado de uma corrente de ar ou gases porque possuem simplicidade de uso, reduzido custo e conseguem atingir altas eficiências de coleta para micro e nanopartículas. As propriedades dos materiais contendo plásticos os tornam candidatos potenciais para confecção de fibras devido às suas características estruturais e mecânicas. Assim, esta pesquisa teve como objetivo desenvolver meios filtrantes a partir de resíduos de politereftalato de etileno (PET) pela técnica de eletrofiação (em inglês, electrospinning), dispensando o uso de membranas microporosas como suporte para remover nanopartículas do ar. O processo de eletrofiação foi realizado alterando-se a concentração da solução de polímero, o diâmetro da agulha, o tempo de processamento, a vazão de alimentação e a velocidade de rotação do coletor. O diâmetro médio das micro e nanofibras do meio filtrante produzido variou de 4,88 para 0,6 µm e foi possível concluir que a resistência mecânica aumentou com a redução do diâmetro das fibras. Os meios filtrantes produzidos apresentaram alta resistência mecânica (4,5 MPa), permeabilidade correspondente ou até mesmo inferior a um filtro HEPA (6,3x10-8 m2), alta porosidade (99%) alta eficiência de coleta para nanopartículas (cerca de 100% para partículas de 7 a 300 nm) e baixa queda de pressão (19,4 Pa) levando a um menor consumo de energia. A alta eficiência de remoção de nanopartículas, que englobam bactérias, fungos e também vírus, principalmente SARS-CoV-2 (cerca de 100 nm), é um excelente resultado para as membranas eletrofiadas aqui desenvolvidas, podendo ser aplicadas como filtros de ar internos, onde ar extremamente limpo é necessário (por exemplo, hospitais, zonas limpas de produtos farmacêuticos e indústria alimentícia, aeronáutica, entre outras) e também para confecção de tecidos de proteção e EPI´s.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 88882.332797/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessNanofibrasEletrofiaçãoFiltração de arNanotecnologiaMeios filtrantesNanofibersElectrospinningAir filtrationNanotechnologyFilter mediaENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICAProdução de meios filtrantes a partir de garrafas PET recicladas para aplicações em filtração de ar com alta eficiência de coleta de nanopartículas através da técnica de ElectrospinningProduction of filter media from recycled PET bottles for air filtration applications with high efficiency of collecting nanoparticles through the technique of Electrospinninginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600cfe199c5-37b6-4d5a-a38c-e0503b6b1995reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDaniela Patricia Freire Bonfim.pdfDaniela Patricia Freire Bonfim.pdfArtigo principal - TESE (Daniela Patricia Freire Bonfim)application/pdf3879408https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/2/Daniela%20Patricia%20Freire%20Bonfim.pdf5dd65ce9bda9733676e7e1770cf97b79MD52carta comprovante de finalização da tese_DanielaBonfim.pdfcarta comprovante de finalização da tese_DanielaBonfim.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf146590https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/3/carta%20comprovante%20de%20finaliza%c3%a7%c3%a3o%20da%20tese_DanielaBonfim.pdf54419081d76f0973721eb219c64d6f6bMD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTDaniela Patricia Freire Bonfim.pdf.txtDaniela Patricia Freire Bonfim.pdf.txtExtracted texttext/plain280555https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/5/Daniela%20Patricia%20Freire%20Bonfim.pdf.txtaa1d6d72640cb1c7f36ca97474fe35b9MD55carta comprovante de finalização da tese_DanielaBonfim.pdf.txtcarta comprovante de finalização da tese_DanielaBonfim.pdf.txtExtracted texttext/plain1137https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/7/carta%20comprovante%20de%20finaliza%c3%a7%c3%a3o%20da%20tese_DanielaBonfim.pdf.txt8ed662c1ef4726b47eeb0e3dc62303a8MD57THUMBNAILDaniela Patricia Freire Bonfim.pdf.jpgDaniela Patricia Freire Bonfim.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9635https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/6/Daniela%20Patricia%20Freire%20Bonfim.pdf.jpgfbc50876a88e1effe0b2ff1fdc625b18MD56carta comprovante de finalização da tese_DanielaBonfim.pdf.jpgcarta comprovante de finalização da tese_DanielaBonfim.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7149https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14933/8/carta%20comprovante%20de%20finaliza%c3%a7%c3%a3o%20da%20tese_DanielaBonfim.pdf.jpg05e8f1399b84d241a2df498e8aef563cMD58ufscar/149332023-09-18 18:32:16.472oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/14933Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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