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http://hdl.handle.net/1843/36641| Tipo: | Tese |
| Título: | 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(es): | Bruno José Arcanjo Gonçalves |
| Primeiro Orientador: | Kátia Cecília de Souza Figueiredo |
| Primeiro Coorientador: | Érika Cristina Cren |
| Primeiro membro da banca : | Cristina Cardoso Pereira |
| Segundo membro da banca: | Fábio Rodolfo Miguel Batista |
| Terceiro membro da banca: | Sônia Denise Ferreira Rocha |
| Quarto membro da banca: | Viviane Santos Birchal |
| Resumo: | 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. |
| Abstract: | Biofuels have helped to meet the growing demand for energy in society, and in this context, 1-butanol has stood out both as a fuel and as a raw material. The problem in its production is the toxicity to the cells that ferment it, along with acetone and ethanol. In this way, pervaporation is a separation process that consists of an alternative to remove butanol, acetone and ethanol from the broth, as they are formed. In this work, composite mixed matrix membranes of polydimethylsiloxane (PDMS) filled with activated carbon were prepared and characterized to separate these organic substances from synthetic aqueous solutions by pervaporation. Three types of activated carbon were evaluated as loads, and three porous materials were studied as support materials, and the adsorption of organics on activated carbon as well as the intrusion of PDMS into the pores were considered for choosing. The membranes were prepared by in-situ polymerization of the PDMS, covered by a non-woven support material. Activated carbon contents of 1, 2 and 3% by weight were used. The prepared membranes had a thickness of around 400 µm, with an estimated thickness of the selective skin around 100 µm. The results of thermal analysis indicated a small change in the observed degradation profiles, probably due to the low loading content in the membranes. No chemical changes were identified by the FTIR. Regarding pervaporation, low flux and selectivity (12 gm-2h-1, and 1.6 for the membrane with 1% CA, the best performance observed) were observed for butanol compared with similar systems in the literature. This was probably due to intrusion of PDMS into the support, producing a very thick skin and reducing performance. In addition, it was observed that the selectivity to organic substances was more dependent on the physical changes that AC caused in the arrangement of the membranes than on the chemical interactions with the permeants. The results obtained revealed the potential of the PDMS/activated carbon system for separation of butanol from dilute aqueous solutions. |
| Assunto: | Engenharia química Butanol Carbono ativado |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/36641 |
| Data do documento: | 25-Fev-2021 |
| Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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