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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATSLSC| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Avaliação técnica e ambiental da reciclagem via oxidação química demembranas de osmose inversa descartadas |
| Authors: | Eduardo Coutinho de Paula |
| First Advisor: | Miriam Cristina Santos Amaral |
| Abstract: | A tecnologia de osmose inversa (OI) para dessalinização e desmineralização de água atende ao contexto de crise hídrica mundial, tanto nos aspectos técnicos quanto econômicos, e o mercado de OI se encontra em franca expansão. Entretanto, os módulos de membranaspossuem um ciclo de vida limitado, entre 5 e 7 anos. O objetivo geral do estudo foi avaliar a viabilidade técnica e ambiental da reciclagem, via oxidação química, de membranas de OI descartadas, visando a aplicações das membranas recicladas em processos de separação com especificações menos exigentes. A técnica de reciclagem avaliada consistiu em promover a exposição da membrana a soluções oxidantes, com a finalidade de remover sua camada densa de poliamida aromática e consequente conversão para membrana de baixa pressão. Procedimentos de limpeza química e de pré-tratamento das membranas foram avaliados. No tratamento oxidativo, os seguintes fatores foram investigados: agentes oxidantes, concentração e pH das soluções, modo de contato, pressão de operação e tempo de tratamento. As soluções de hipoclorito de sódio (NaClO) e de permanganato de potássio (KMnO4) apresentaram grande eficácia para modificar as propriedades seletivas das membranas, contudo, o banho de NaClO mostrou maior estabilidade física e química que o banho de KMnO4. Em termos de permeabilidade à água, tomando como base a membrana deOI nova (~3,0 L·h-1·m-2·bar-1, equivalente a 8,3·10-12 m3·s-1·m-2·Pa-1), as membranas oxidadas com NaClO (pH 11) tiveram um aumento de 27 a 39 vezes. Técnicas de caracterização revelaram modificações marcantes nas propriedades físico-químicas das membranas recicladas, tais como morfologia, rugosidade e hidrofobicidade. A tendência à incrustação (fouling) das membranas recicladas também foi avaliada. O permeado produzido a partir do tratamento de diferentes águas superficiais usando a membrana reciclada atendeu ao padrãode potabilidade da legislação brasileira, segundo a Portaria do Ministério da Saúde nº 2.914/2011, para os seguintes parâmetros analisados: cor aparente, turbidez, Escherichia coli e bactérias heterotróficas. O teste piloto usando um módulo de membrana reciclada para tratamento de água apresentou um desempenho similar ao relatado por diversos autores que avaliaram módulos espirais de ultrafiltração (UF) comerciais. Finalmente, com base na ferramenta de ecoeficiência MIPS (Material input per service unit), foram estimados,quantitativamente, os benefícios ambientais referentes à adoção da reciclagem direta e indireta das membranas descartadas. |
| Abstract: | The reverse osmosis (RO) technology for water desalination and demineralization serves the global water crisis context, both technically and economically, and its market is growing. However, the membrane modules have a limited life cycle between five and seven years. Theoverall objective of this study was to evaluate the technical and environmental feasibility of discarded RO membranes recycling by chemical oxidation process, for applications of recycled membranes in other separation processes with less rigorous specifications. Therecycling technique evaluated consisted in to cause the exposition of RO thin film composite membrane with oxidant solutions, in order to remove its dense layer of aromatic polyamide and subsequent conversion to the porous membrane. Procedures for membranes chemical cleaning were evaluated. Factors such as oxidant agents, concentration and pH of thesolutions, contact mode, operating pressure, and treatment time were evaluated in the oxidative treatment. The sodium hypochlorite (NaClO) and potassium permanganate (KMnO4) solutions exhibited great effectiveness to modify the selective properties of RO membranes, however the NaClO bath presented higher physical and chemical stability than the KMnO4 bath. In terms of water permeability, taking as a basis the pristine RO membrane (~3.0 L·h-1·m-2·bar-1, equivalent to 8.3·10-12 m3·s-1·m-2·Pa-1), membranes oxidized with NaClO (pH 11) had an increase of 27 to 39 times. Characterization techniques revealed notablechanges on the main physical-chemical properties of the recycled membranes, such as morphology, roughness and hydrophobicity. Tendency to fouling of recycled membranes was also evaluated. The permeate produced from the treatment of different surface waters usingthe recycled membrane complied with the Brazilian standards of potability, according to the Ordinance 2914/2011, for the following analyzed parameters: apparent color, turbidity, Escherichia coli, and heterotrophic bacteria. The pilot test using a recycled membrane modulefor water treatment performed similarly to that reported by several authors who evaluated commercial ultrafiltration (UF) spiral modules. Finally, based on the MIPS (Material input per service unit) eco-efficiency tool, the environmental benefits from direct and indirect recycling of the end-of-life RO membranes were estimated. |
| Subject: | Oxidação Meio ambiente Engenharia sanitária Osmose |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATSLSC |
| Issue Date: | 9-Jun-2017 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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