Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/39226
Type: Dissertação
Title: Incorporação de óxido de grafeno em membranas compostas de poliamida visando a melhoria de desempenho em sistemas de osmose inversa
Authors: Rafael Isidoro da Silva
First Advisor: Kátia Cecília de Souza Figueiredo
First Referee: Cristiano Piacsek Borges
Second Referee: Thiago Henrique Rodrigues da Cunha
Abstract: O constante crescimento populacional aliado ao desenvolvimento industrial tem gerado um consumo de água cada vez maior. Tendo em vista que a água potável é um recurso limitado, tecnologias capazes de tratar essa água são necessárias para evitar um cenário global de escassez nos próximos anos. A dessalinização via osmose inversa utilizando membranas é uma das estratégias adotadas para contornar essa situação. Dentre as propostas estudadas para melhorar o desempenho das membranas, destaca-se a inserção de óxido de grafeno na matriz polimérica devido à sua hidrofilicidade. Visando a melhoria das membranas, foi estudada neste trabalho a incorporação de óxido de grafeno ao suporte de polisulfona e à camada de poliamida. O suporte poroso foi preparado por meio da técnica de inversão de fases e a nanocarga foi incorporada na solução contendo a polisulfona em diferentes concentrações. A membrana de polisulfona foi caracterizada em um sistema de permeação gasosa onde obteve-se um valor médio de permeância de 456 GPU para o nitrogênio para a membrana sem óxido de grafeno e 1370 GPU para a membrana com a nanocarga na concentração de 0,2% m/m de GO. A camada densa da membrana foi sintetizada utilizando o método de polimerização interfacial. A formação da pele foi evidenciada através da microscopia eletrônica de varredura e pela redução na permeância através da membrana para o valor de 170 GPU para nitrogênio. A permeabilidade hidráulica das membranas foi determinada através da permeação em um sistema de osmose inversa. Notou-se tanto o aumento da permeabilidade de 2,7 para 3,4 L/h.m².bar quanto o aumentou da rejeição salina de 13,6 para 31,2% evidenciando a melhoria da membrana após a adição da nanocarga.
Abstract: Potable water has become a valuable, and sometimes, scarce resource due to population growth and the industrial activities. Therefore, technologies that can process and generate this product are necessaries to avoid a global scenario of water scarcity in the next years. Reverse osmosis desalination using membranes is one of the most used strategies today to produce potable water. There are many studies to improve membrane’s performance, one of them is incorporating graphene oxide into the polymeric matrices due to its hydrophilicity. In order to improve their performance, it was studied in this work the incorporation of graphene oxide on the support of polysulfone and polyamide film. The porous supports were prepared using the phase inversion method and the nanoparticles were added in the solution of the polysulfone on different concentrations. The polysulfone membranes produced were characterized on a gas permeation system. The average permeance using nitrogen was 456 GPU for the pure membranes and 1370 GPU for the membranes with 0,2% m/m graphene oxide. The dense layer of polyamide was synthesized through the interfacial polymerization method. Results of scanning electron microscopy confirmed the formation of a thin film layer. Gas permeation tests showed that the permeance reduced to 170 GPU using nitrogen. Hydraulic permeability was obtained by using a reverse osmosis system for permeation. It was observed that both permeability and salt rejection improved. Hydraulic permeability increased from 2.7 to 3.4 L/h.m².bar while salt rejection increased from 13,6 to 31,2%. These results showed that the nanoparticle improves membrane performance for desalination systems.
Subject: Engenharia química
Dessalinização da água
Osmose
Óxido de grafeno
Polimerização
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/1843/39226
Issue Date: 30-Aug-2021
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado



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