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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WRHQV| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | 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 |
| Authors: | Bruno José Arcanjo Gonçalves |
| First Advisor: | Katia Cecilia de Souza Figueiredo |
| Abstract: | 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. |
| Abstract: | Currently, the society has sought to meet the demand for energy and raw materials in all sectors of industry in a sustainable way. Based on these needs, the biorefinery concept, which is the sustainable processing of biomass to the transformation into added value products and energy, has drawn the attention of researchers. In this context, 1-butanol has become known for its potential as a biofuel, being produced by fermentation, and for having various other industrial applications. However, technical and economic constraints also restrict the commercial application of its production. The aim of this study was the preparation of mixed matrix membranes for separation of 1-butanol, ethanol and acetone from aqueous solutions through pervaporation. Thus, it is intended to propose alternatives to make biorefineries economically viable. Membranes were prepared by adding activated carbon to poly(dimethylsiloxane), PDMS, which is a hidrofobic, cheap, thermally and chemically stable polymer. The PDMS films were characterized by swelling, thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM) , gas permeation and pervaporation of acetone 1-butanol ethanol (ABE) aqueous diluted solutions. In pervaporation, the effects of temperature, activated carbon percentage and feed concentration were investigated. The results indicated that the membranes were successfully prepared, with no visible phase separation. The membrane containing 0,5% of activated carbon showed the best performance, reaching a flux of 28 g.m-2.h-1 and selectivity of 395, for a feed concentration of 1% butanol(mass) and a temperature of 298 K. Concerning transport properties, fluxes of 9,8 g/m2.h to 69,6 g/m2.h were observed, while the separation factor for butanol/water got up to 530, much higher than similar studies reported in the literature. |
| Subject: | Engenharia quimica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WRHQV |
| Issue Date: | 26-Feb-2015 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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