60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

As primeiras membranas sintéticas de osmose inversa foram desenvolvidas na década de 60(1) e, possuem espaço importante e fundamental no estágio de desenvolvimento mundial da indústria, uma vez que, as atividades industriais dependem diretamente da separação e concentração de substâncias, seja, no processamento da matéria prima ou no tratamento dos resíduos gerados nos processos. A inversão de fases é a principal técnica utilizada na obtenção de membranas microporosas poliméricas. Nesta técnica um polímero é dissolvido em um solvente adequado e a solução é espalhada em forma de um filme de espessura uniforme. Após, em um banho de precipitação contendo um não-solvente para o polímero, a solução de polímero precipitará devido à difusão do solvente para o banho e do não-solvente para a solução, permitindo uma grande flexibilidade e variando a morfologia das membranas. Segundo Lin et al(2), a morfologia das membranas seletivas é alterada em função da cristalinidade obtida no processo de inversão de fase dos filmes. Um dos grandes desafios deste trabalho é a obtenção de membranas de separação obtidas por inversão de fases, eficientes e com menor custo, ampliando assim, sua utilização nos processos industriais; e a utilização de poliamida 6.6 (PA 6.6) na obtenção de membranas seletivas.

METODOLOGIA:

Para preparação das membranas foi utilizada poliamida 6.6 (PA 6.6) na forma de pellet em solução de ácido clorídrico 37%. Em concentrações de 10 e 15% (p/p). Essas soluções foram aplicadas sobre placa de vidro, na forma de um filme fino com volumes que variaram em 10,15 e 20 mL. Após a homogeneização do filme e evaporação do solvente por 60 e 90 min a uma temperatura de 60ºC, o banho de inversão com um não solvente (água), nas temperaturas de 20, 30 e 40ºC. Assim obtidas as membranas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho (IV). Visando determinação de fluxo permeado, foram realizados ensaios de permeação de água, nas temperaturas de 20,30,e 40ºC, em sistema de ultrafiltração (UF).

RESULTADOS:

A estrutura química das membranas PA 6.6, formadas por inversão de fase, permaneceu em relação à estrutura da poliamida comercial (pellet), como pode ser comprovado nos espectros de infravermelho(3). Assim, a membrana terá suas características físico-químicas similares ao polímero inicial, sem ter tido alterações com o tratamento ácido na inversão de fase. Os resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostraram que aproximadamente 50% da espessura das membranas de PA 6.6 corresponde à camada densa da membrana. As membranas de PA 6.6 (10%, 15mL), resultaram em aumento no fluxo com o aumento da pressão para todas as temperaturas ensaiadas, sendo que à temperatura de 30°C, teve o maior fluxo, chegando ao máximo de 36 L.h-1 .m2, com pressão de aproximadamente 2,7 atm. As membranas de PA 6.6 (15%, 15mL), na temperatura de ensaio de 30°C, resultaram em aumento no fluxo com o aumento da pressão, chegando ao máximo de 180 L.h-1.m-2, com pressão de aproximadamente 3 atm. As membranas de PA 6.6 (15%, 20 mL), na temperatura de ensaio de 30°C, resultaram em aumento no fluxo com o aumento da pressão, chegando ao máximo de 140 L.h-1.m -2, com pressão de aproximadamente 3 atm.

CONCLUSÕES:

A obtenção de filmes utilizando solução de PA 6.6 em ácido clorídrico pelo processo de inversão de fases é eficaz na preparação de membranas seletivas. O processo de utilização de ácido clorídrico com a PA 6.6 na forma de pellet não altera a estrutura da PA. O aumento da temperatura do banho de inversão de fases favorece a diminuição da espessura da camada densa da membrana. A temperatura de ensaio na qual se obteve maior fluxo de permeado para uma mesma pressão em sistema de UF, foi de 30ºC. A caracterização morfológica realizada confere maior eficiência às membranas de PA 6.6, podendo assim, ampliar seu uso em processos industriais.

Instituição de fomento: UCS/CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: a) membranas de poliamida, b) inversão de fase, c) morfologia

E-mail para contato: mzandrad@ucs.br