Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/38317
Type: Dissertação
Title: Investigação teórica das condições de síntese por inversão de fase de suportes esponjosos de polimetilmetacrilato para membranas de grafeno aplicáveis à dessalinização
Other Titles: Theoretical investigation of the synthesis conditions by phase inversion of polymethylmethacrylate sponge supports for graphene membranes applicable to desalination
Authors: Gustavo Feliciano de Jesus Barcelos
First Advisor: Kátia Cecília de Souza Figueiredo
First Co-advisor: André Santarosa Ferlauto
First Referee: Luzia Sergina de França Neta
Second Referee: Gustavo Matheus de Almeida
Abstract: A osmose inversa, o principal e mais eficiente método de dessalinização disponível atualmente, é um processo que demanda bombas intensivas em gasto energético. A diminuição do consumo de energia dessa técnica requer o desenvolvimento de membranas mais eficientes, como as membranas de grafeno, que caso atinjam seu melhor desempenho, serão capazes de promover economia de energia de até 15 %. O grafeno utilizado para confecção dessas membranas é produzido por deposição química de vapor sobre um substrato de cobre e, posteriormente, é transferido para um suporte polimérico. Para que as membranas de grafeno cheguem ao mercado, o aprimoramento dos métodos de transferência e das características desses suportes poliméricos são exemplos de melhorias ainda necessárias. Visando contribuir para o desenvolvimento dos suportes poliméricos, o objetivo deste trabalho foi estudar a inversão de fase do polimetilmetacrilato e determinar as melhores condições de síntese de suportes esponjosos para membranas de grafeno a partir desse polímero. Foram pesquisados na literatura os trabalhos que relataram a obtenção de membranas poliméricas com estrutura esponjosa ou em forma de dedo (macroporosa) a partir da inversão de fase do polimetilmetacrilato puro. Para cada uma das condições de síntese apresentadas nesses trabalhos foi calculado o valor de Φ, índice preditor da estrutura de membranas obtidas por inversão de fase a partir dos parâmetros de solubilidade do polímero, do solvente e do não-solvente. Além disso, foi calculado o valor de Φ’, índice proposto nesta dissertação para a predição da estrutura de membranas obtidas por inversão de fase em sistemas com surfactante. Os valores de Φ e Φ’ foram analisados utilizando ferramentas estatísticas como intervalos de confiança e testes de hipótese. Os resultados encontrados indicam que a inversão de fase do polimetilmetacrilato para obtenção de estruturas esponjosas deve ser realizada em sistemas cujo valor de Φ seja menor que 0,22 ou o valor de Φ’ seja maior que 0,55. Foi possível concluir a partir dos resultados encontrados que tanto o índice Φ quanto o índice Φ’ conseguem diferenciar em algum nível sistemas de inversão de fase do polimetilmetacrilato que geram estruturas esponjosas daqueles que geram estruturas em forma de dedo.
Abstract: Reverse osmosis, the main and most efficient desalination method available today, is a process that requires energy-intensive pumps. The reduction in energy consumption of this process involves the development of more efficient membranes, such as graphene membranes. If they achieve their best performance, they will be able to promote energy savings of up to 15 %. The graphene used to make these membranes is produced by chemical vapor deposition on a copper substrate and, later, transferred to a polymeric support. For graphene membranes to reach the market, the improvement of transfer methods and the characteristics of these polymeric supports are examples of advances still needed. Aiming to contribute to the development of polymeric supports, the objective of this work was to study the phase inversion of poly(methyl methacrylate) and determine the best conditions for the synthesis of spongy supports for graphene membranes from this polymer. Papers that reported obtainingpolymeric membranes with a sponge-like or finger-like (macroporous) structure from the phase inversion of pure poly(methyl methacrylate) were searched in the literature. For each of the synthesis conditions presented in these works, the value of Φ was calculated, the predictive index of the membrane structure obtained by phase inversion from the polymer, solvent and non-solvent solubility parameters. In addition, the value of Φ’ was calculated, the index proposed in this dissertation to predict the structure of membranes obtained by phase inversion in systems with surfactant. The values of Φ and Φ’ were analyzed using statistical tools such as confidence intervals and hypothesis tests. The results found indicate that the phase inversion of poly(methyl methacrylate) to obtain sponge-like structures must be carried out in systems whose Φ value is less than 0.22 or the Φ’ value is greater than 0.55. It was possible to conclude from the results found that both the Φ index and the Φ' index can differentiate at some level poly(methyl methacrylate) phase inversion systems that generate sponge-like structures from those that generate finger-like structures.
Subject: Engenharia química
Grafeno
Dessalinização da água
Membranas (Tecnologia)
Solubilidade
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/38317
Issue Date: 14-Jul-2021
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