Preparo e caracterização de membranas de matriz mista de polidimetilsiloxano com carvão ativado para separação de acetona, butanol e etanol de soluções aquosas por pervaporação.

• Autor(a) principal: Bruno José Arcanjo Gonçalves
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/36641
• topic: Pervaporação; PDMS; Carvão ativado; 1-butanol; Engenharia química; Butanol; Carbono ativado

Os biocombustíveis têm auxiliado a suprir a demanda de energia crescente na sociedade, e neste contexto, o 1-butanol tem se destacado tanto como combustível, quanto como matéria-prima. Um problema na sua produção é a toxicidade às células que o produzem, juntamente com a acetona e o etanol. Desta forma, a pervaporação é um processo de separação que consiste em uma alternativa para remoção do butanol, acetona e etanol do mosto, à medida que são formados. Neste trabalho, foram preparadas e caracterizadas membranas de matriz mista compostas de polidimetilsiloxano (PDMS) preenchidas com carvão ativado para separação destas substâncias orgânicas de soluções aquosas sintéticas por pervaporação. Foram avaliados 3 tipos de carvão ativado e três materiais porosos como suporte das membranas, sendo considerados a adsorção dos orgânicos ao carvão ativado e a intrusão de PDMS nos poros para a escolha. As membranas foram preparadas pela polimerização in-situ do PDMS e recobrimento de um suporte sem trama. Foram utilizados teores de carvão ativado de 1, 2 e 3% em massa. As membranas preparadas apresentaram espessura em torno de 400 µm, com espessura estimada da pele seletiva em torno de 100 µm. Os resultados de análise térmica indicaram uma pequena alteração dos perfis de degradação observados, provavelmente pelo baixo teor de carga nas membranas. Nenhuma alteração química foi identificada pelo FTIR. Em relação à pervaporação, observaram-se baixos fluxos e seletividade (12 g.m-2h-1, e 1,6 para a membrana com 1% de CA, o melhor desempenho observado), para o butanol se comparados com sistemas semelhantes na literatura. Isso ocorreu provavelmente devido à intrusão do PDMS no suporte, produzindo uma pele muito espessa e reduzindo o desempenho. Além disso, observou-se que a seletividade às substâncias orgânicas foi mais dependente das alterações físicas que o carvão provocou no arranjo das membranas do que das interações químicas com os permeantes. Os resultados obtidos revelaram o potencial de aplicação do sistema PDMS/carvão ativado para a separação do butanol de soluções aquosas diluídas.