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B. Engenharias - 1. Engenharia - 12. Engenharia Química
PREPARAÇÃO E ANÁLISE DE MEMBRANAS DE POLIAMIDA EM ELETRODIÁLISE
Kátia Mello  1
Suelen Lorenzine  1
Raul Riveros  1, 2
Mara Zeni  1, 2
(1. Departamento de Física e Química – CCET - Universidade de Caxias do Sul / UCS; 2. Prof.(a) Dr.(a))
INTRODUÇÃO:

A iminente escassez da água, prevista para 2050, segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), somada à futura cobrança pela captação e liberação de efluentes nas bacias hidrográficas vem introduzindo novas prioridades nas grandes indústrias. Este trabalho apresenta dados sobre o estudo de uma possível alternativa para o gerenciamento de efluentes galvânicos, através da aplicação de tecnologias limpas como a eletrodiálise (ED)1.

A ED é um processo separativo que se baseia na difusão de íons com aplicação de um potencial elétrico contínuo, através de membranas semipermeáveis, de substrato celulósico ou polimérico, as quais podem ser catiônicas ou aniônicas. As membranas catiônicas permitem a passagem de cátions, barrando a passagem de ânions, nas membranas aniônicas ocorre o inverso2.

Para a implantação desse processo nas indústrias da região, faz-se necessária a diminuição do custo do processo, que em sua maior parte, devesse ao alto custo das membranas íon-seletivas. O objetivo deste trabalho foi o estudo da preparação e desempenho de membranas poliméricas de poliamida obtidas pelo método de inversão de fase (membranas PA) frente ao desempenho de membranas MZAâ e comerciais3.

METODOLOGIA:

O método de preparação das membranas MZAâ foi desenvolvido e descrito em trabalhos anteriores por Zeni et all4,5. As membranas de poliamida 6.6 (PA) foram fabricadas pelo processo de inversão de fase6; onde uma solução de 10% (p/v) de poliamida 6.6 (Alfa) foi dissolvida em HCl (p.a. Merck), sendo depositada sobre um suporte, na forma de um filme fino. Após a evaporação do solvente, durante 60 min a 60 °C, houve a imersão em banho coagulante de água, durante 30 min ± 25°C, para a precipitação do filme7.

Os ensaios de ED foram realizados em cela de 2 compartimentos, com volume de 100 mL cada, com eletrodos de platina. A área útil das membranas foi de ± 10 cm2. Entre os dois compartimentos foram colocadas as membranas, e o conjunto foi fixado em suporte. Foram estudados os percentuais de recuperação de nitrato e sulfato das membranas PA, MZAâ e Selemion AMP da ASAHI Glass Co., sendo utilizado nos ensaios soluções desses dois ânions com concentrações de aproximadamente 50 mg.L-1 cada. A solução a ser tratada foi colocada no compartimento catódico e água deionizada no compartimento anódico. Nos ensaios variou-se a corrente aplicada de 0,1 até 0,6 A; mantendo-se constante o tempo de reação em 3 horas.

RESULTADOS:

O método de inversão mostrou-se muito eficaz para a obtenção de membranas poliméricas, devido à facilidade de preparação das membranas. O polímero utilizado, a poliamida, mostrou-se muito eficaz na recuperação de ânions, por apresentar em sua estrutura grupos funcionais que lhe garantem propriedades aniônicas de seletividade. Apesar do ataque ácido sofrido pela poliamida "pellets", a membrana manteve a similaridade na cadeia estrutural que foi observada pelos ensaios de espectroscopia de infravermelho (IV) e análises térmicas (TGA e DSC).

Nos ensaios de ED, para membranas PA, foi observado um aumento na recuperação para ambos os ânions com o aumento da corrente, chegando a 87% para SO42- e 93% para o NO3-. Estes índices de recuperação foram alcançados com a utilização de uma corrente considerada alta (0,5A) e o gasto energético para a recuperação não compensaria os valores alcançados. Com uma redução da corrente para 0,3A , a recuperação de SO42- não foi significativamente alterada sendo de 85% para esta corrente; já para NO3- essa redução foi significativa pois para 0,3A a recuperação foi de 79%. Mesmo com a redução na recuperação de NO3-, a corrente utilizada para os ensaios seguintes foi de 0,3A.

Nos ensaios para nitratos onde foi comparado o desempenho das 3 membranas, a recuperação das PA e MZAâ foram similares, chegando a ± 80%, enquanto a membrana comercial mostrou um alto percentual de recuperação, chegando a ± 96%.

CONCLUSÕES:

Inversão de fase é um método eficaz para preparação de membranas. As etapas deste método não ocasionaram perdas nas propriedades estruturais da poliamida 6.6.

Nos ensaios de eletrodiálise, com o aumento da corrente houve um aumento na recuperação de ânions, chegando a 87% para SO42- e 93% para NO3-.

Em relação ao desempenho das membranas na recuperação de NO3-, as PA e MZAâ foram similares com aproximadamente 80% enquanto a membrana Selemionâ chegou a um valor de 96%.

1. MIERZWA, J. C.; HESPANHOL, I., Caderno de Efluentes. Gerenciamento Ambiental, 15 (2001) 33-39.

2. PORTER, M. C. Handbook of industrial membrane technology. California: Noyes Publications, 1990.

3. ZENI, M. et al. Journal of Membranes Science. 36 (1988), 277 – 295.

4. Zeni, M; FUCS. PI 004627, 2003.

5. ZENI, M. et al. Study of íon-selective membranes from electrodialysis removal of industrial metals II: Zn and Ni. Dessalination, 149 (2002), 389 – 391.

6. CARVALHO, R. B. et al. Modelagem empírica da síntese de membranas planas obtidas pelo processamento simultâneo de duas soluções poliméricas. In: CONGRESSO IBERO-AMERICANO EM CIÊNICIA E TECNOLOGIA DE MEMBRANAS, 4., 2003, Florianópolis. Anais... Florianopolis: [s.n], 2003. 133-139.

7. HUANG, R. T. M.; SHIEH, J-J. Preparation of n-methylol nylon-6 membranes for pervaporation of ethanol-water mixtures. Journal of Applied Polymer Science, [S.I], 1997, 855-863.

Instituição de fomento: CNPq
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: eletrodiálise; poliamida; membranas.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006