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Tipo do documento: Dissertação
Título: Desenvolvimento de membranas poliméricas baseadas em materiais híbridos de oxido de grafeno e zeolita para tratamentos de águas
Autor: Almeida , Robson Pereira de 
Primeiro orientador: Pedrotti , Jairo José
Primeiro membro da banca: Fechine , Guilhermino José Macêdo
Segundo membro da banca: Fungaro, Denise Alves
Resumo: A fornecimento de água potável é uma preocupação crescente de sociedades em diferentes regiões do mundo. O crescimento populacional, a industrialização e as mudanças climáticas são fatores quem têm contribuído para a escassez destes recursos hídricos. De forma a enfrentar esse problema, o desenvolvimento de tecnologias eficientes e sustentáveis para explorar fontes de água não convencionais, como por exemplo a água do mar e água salobra, torna-se um fator importante. Nesse sentido, esse trabalho foi balizado no estudo e desenvolvimento de membranas para aplicações em tratamento de águas, com o objetivo de promover a dessalinização da água para os mais diversos usos industriais, utilizando óxido de grafeno e zeólita A, obtida de cinzas de biomassa. Para o preparo das membranas utilizouse a polissulfona (PSF) solubilizada em clorofórmio como polímero de suporte e formação do compósito polimérico com o óxido de grafeno (GO) e a zeólita A (ZeoA). Testou-se dois tipos de GO oxidados por dois períodos distintos, sendo um de 2 horas e outro de 48 horas de oxidação. As amostras de GO foram dispersas em etanol e N-metil-pirrolidona com auxílio de sonicação e, posteriormente, incorporados à PSF solubilizada em clorofórmio. A ZeoA foi dispersa diretamente com a PSF em clorofórmio. O material foi aplicado sobre uma lâmina de vidro e por inversão de fase em água deionizada houve a formação de membranas de filme fino. A avaliação da remoção de sais por estas membranas foi feita por cromatografia de íons com soluções padrões de Na+, K+, Ca2+ e Mg2+. Os resultados com membranas de PSF/GO indicaram reduções de 49,5% para sódio, 38,5% para potássio, 60,2 % para cálcio e 59 % para magnésio. Com as membranas híbridas de PSF/GO/ZeoA, obteve-se redução de 43,4% de K+, 90,3% de Ca2+ e 87,5% de Mg2+ utilizando-se processos de filtração, em comparação à membrana polimérica que não possui os nanomateriais incorporados em sua formulação. Além dos testes experimentais, também foram realizadas simulações de dinâmica molecular que confirmam que a presença de GO mais oxidado na membrana, proporcionam melhores resultados de remoção para os íons K+, Ca2+, Mg2+. Os resultados obtidos demonstraram a potencialidade dos compósitos poliméricos sintetizados com nanomateriais, na remoção de espécies iônicas que, além da facilidade de seu preparo, podem ser escalonados para uso industrial.
Abstract: Some of the most important challenges today is to guarantee the supply of water in sufficient quantity and quality for the demands of society. Population growth, industrialization and climate change are factors that have contributed to the scarcity of these water resources. In order to face this problem, it is important to develop efficient and sustainable technologies to exploit unconventional water sources, such as sea water, brackish water or wastewater, and to obtain an increase in water supply beyond the sources natural. In this sense, this work aims to study and develop membranes for water treatment applications, with the objective of desalinating water and using for the most diverse industrial uses, using graphene oxide and zeolites obtained from biomass ash. For the preparation of the membranes, polysulfone was solubilized in chloroform was used as the supporting polymer and the formation of the polymer composite with graphene oxide and zeolite. Two types of graphene oxide oxidized for two different periods were tested, one for 2 hours and the other for 48 hours of oxidation. The GO samples were dispersed in ethanol and N-methyl-pyrrolidone with the aid of sonication and, later, incorporated into the polymeric binder agent. ZeoA was dispersed directly with PSF in chloroform. The material was applied on a glass slide and by phase inversion in deionized water occur the thin film membranes formation. The evaluation of salt removal of these membranes was done by ion chromatography (IC) with standard solutions of Na+, K+, Ca2 + and Mg2 +. The results with PSF/GO membranes indicated reductions of 49.5% for sodium, 38.5% for potassiu m, 60.2% for calcium and 59% for magnesium. With the PSF/GO/ZeoA hybrid membranes, 43.4% for K+, 90.3% for Ca2+ and 87.5% for Mg2+ ion using filtration processes, compared to the polymeric membrane that it does not have nanomaterials incorporated in its formulation. In addition to the experimental tests, simulations of molecular dynamics were also carried out, confirming that the presence of more oxidized GO in the membrane, presents better removal results for the K+, Ca2 + and Mg2 + ions. The results obtained demonstrated the potential of polymeric composites synthesized with nanomaterials, in the removal of ionic species, in addition to the ease of their preparation, which can even be scaled for industrial use.
Palavras-chave: Osmose Reversa
óxido de grafeno,
membranas de filme fino
polissulfona
zeólita A.
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sigla da instituição: UPM
Departamento: Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Programa: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Agencia(s) de fomento: Instituto Presbiteriano Mackenzie
Citação: ALMEIDA, Robson Pereira de. Desenvolvimento de membranas poliméricas baseadas em materiais híbridos de oxido de grafeno e zeolita para tratamentos de águas. 2021. 119 f.. Dissertação( Engenharia de Materiais e Nanotecnologia) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/4696
Data de defesa: 27-Jan-2021
Aparece nas coleções:Mestrado - Engenharia de Materiais e Nanotecnologia

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