Aumento da seletividade com a incorporação de nanocristais de celulose em membranas de PDMS/TEOS para aplicação em processo de pervaporação

• Autor(a) principal: Zanatta, Vanessa
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFBA
• Texto Completo: http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/29369
• topic: Engenharia Química; Engenharia Química; Membranas nanocompósitas; Nanocristais de celulose; Pervaporação; Mistura etanol/água.

Dentre os processos de separação com membranas (PSM), o método de pervaporação é uma alternativa em ascensão, por suas condições operacionais brandas, alta seletividade e menor consumo de energia, quando comparado com os métodos convencionais. Entretanto, para tornar essa alternativa viável industrialmente ainda é necessário o desenvolvimento de membranas com alta seletividade, alto fluxo, com maior resistência mecânica e de baixo custo. Dentro deste contexto, o presente estudo teve como objetivo o aumento da seletividade com a incorporação de nanocristais de celulose em membranas de poli(dimetilsiloxano) – PDMS e reticuladas com tetraetoxissilano - (TEOS) para a separação de etanol/água (EtOH/H2O) pelo processo de pervaporação (PV). Para tanto, realizou-se um planejamento estatístico para avaliar os efeitos das variáveis independentes razão PDMS/TEOS (80/20, 65/35 e 50/50% em massa), a concentração dos nanocristais de celulose (CNC) (1, 3, e 5% em massa) e a temperatura (40, 50 e 60 °C). As membranas foram caracterizadas por diferentes técnicas, como o grau de inchamento, termogravimetria (TGA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier com refletância total atenuada (FTIR – ATR), ângulo de contato, ensaios mecânicos, microscopia eletrônica de varredura (MEV), testes de permeabilidade e seletividade. O modelo linear determinado pela análise de variância ANOVA, é estatisticamente significativo e adequado para representar a relação entre as respostas (ângulo de contato e resistência mecânica) e as variáveis. Os resultados indicam que a CNC influenciou de forma significativa no aumento da polaridade das membranas nanocompósitas. Todavia, para a resistência mecânica todas as variáveis estudadas e a interação entre elas, com exceção da CNC e da interação razão PDMS/TEOS com a temperatura, apresentaram efeitos significativos. Assim sendo, o ensaio 1 composto pelos níveis superiores para todas as variáveis estudadas (razão PDMS/TEOS, a CNC e a temperatura), indicou um melhor desempenho para os testes de permeabilidade, variando o fluxo total de 42,75 g∙m-2h-1 para 29,48 g∙m-2h-1, após seis horas de experimento. O ensaio 7 composto por 50/50% em massa de PDMS/TEOS, 1% de CNC e a temperatura de 60 °C, apresentou um melhor desempenho para a seletividade, resultando em valores entre 9 - 11, mostrando que de fato a membrana nanocompósita é eficiente para a separação de EtOH/H2O. Portanto, este estudo é inovador na área proponente e com um grande potencial para aplicação industrial.