Preparo e caracterização de membranas de matriz mista de PDMS com carvão ativado para separação de soluções aquosas de acetona, 1-butanol e etanol por pervaporação

• Autor(a) principal: Bruno José Arcanjo Gonçalves
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WRHQV
• topic: Pervaporação; Butanol; PDMS; Carvão ativado; Engenharia quimica

Na atualidade, a sociedade tem buscado suprir a demanda de energia e matéria-prima em todos os setores da indústria de maneira sustentável. Com base nessas necessidades, o conceito de biorrefinaria, que consiste no processamento sustentável de biomassa visando à transformação em produtos de valor agregado e energia, tem chamado a atenção da comunidade científica. Neste contexto, o butanol tem se destacado por seu potencial como biocombustível, sendo produzido por fermentação, além de várias outras aplicações industriais. Entretanto, limitações técnicas e econômicas ainda restringem a aplicação comercial desta rota de síntese. O objetivo deste trabalho foi estudar o preparo de membranas de matriz mista para separação de butanol, etanol e acetona de soluções aquosas. Desta forma, pretende-se propor alternativas a fim de tornar as biorrefinarias economicamente viáveis. A estratégia experimental foi baseada em estudos de separação destes solventes por meio de um processo de permeação através de membranas, a pervaporação. As membranas foram preparadas por meio da adição de carvão ativado a filmes de Poli(dimetilsiloxano), PDMS que é um polímero hidrofóbico, barato e estável, térmica e quimicamente. Os filmes poliméricos foram caracterizados por inchamento, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), permeação de gases, além da pervaporação de soluções quaternárias de 1-butanol, etanol, acetona e água. Na pervaporação, foram investigados os efeitos de temperatura, porcentagem de carga nas membranas e concentração da alimentação. Os resultados indicaram que as membranas foram preparadas com sucesso, sem que houvesse separação de fase visível. A membrana contendo 0,5% de carvão apresentou o melhor desempenho, atingindo fluxo de cerca de 28 g.m-2.h-1 e seletividade de 395, mantendo-se a alimentação em aproximadamente 1% de 1-butanol em massa e a temperatura a 25°C (298 K). Em relação às propriedades de transporte, foram observados fluxos de 9,8g/m2.h até 69,6 g/m2.h, enquanto o fator de separação butanol/água foi de até 530, muito superior aos trabalhos similares relatados na literatura.