PHD 5053 â?? Aula 3 2010

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PHD 5053 PHD 5053 ––Processos de Separação por Processos de Separação por Membranas para Tratamento de Água e Membranas para Tratamento de Água e EfluentesEfluentes

Aula 3 Aula 3 ––Materiais utilizados na fabricaçãoMateriais utilizados na fabricação de membranas, tipos dede membranas, tipos de membranas, fabricação e módulosmembranas, fabricação e módulos

Prof.: José Carlos Mierzwa mierzwa@usp.br

Prof. MierzwaProf. Mierzwa

Membranas utilizadas nos Membranas utilizadas nos processos de separação processos de separação

Podem ser fabricadas a partir de uma Podem ser fabricadas a partir de uma ampla variedade de materiais;ampla variedade de materiais;

Como primeira classificação podem ser Como primeira classificação podem ser agrupadas em:agrupadas em:

Membranas biológicas Membranas biológicas essenciais para a essenciais para a existência de vida no planeta;existência de vida no planeta;

Membranas sintéticas Membranas sintéticas obtidas a partir de obtidas a partir de materiais orgânicos e inorgânicos.materiais orgânicos e inorgânicos.

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Membranas sintéticasMembranas sintéticas

Dentro deste grupo as mais importantes são as Dentro deste grupo as mais importantes são as orgânicas, obtidas de materiais poliméricos;orgânicas, obtidas de materiais poliméricos;

A escolha de um polímero para a fabricação de A escolha de um polímero para a fabricação de membranas não é arbitrária;membranas não é arbitrária;

Normalmente a escolha é baseada em Normalmente a escolha é baseada em propriedades específicas originadas de fatores propriedades específicas originadas de fatores estruturais, os quais determinam:estruturais, os quais determinam:

Propriedades térmicas, químicas e mecânicas;Propriedades térmicas, químicas e mecânicas; Permeabilidade;Permeabilidade;

Durabilidade.Durabilidade.

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Membranas sintéticas (cont.)Membranas sintéticas (cont.)

Existe um número limitado de polímeros que Existe um número limitado de polímeros que podem ser utilizados para fabricação de podem ser utilizados para fabricação de membranas;membranas;

A combinação de polímeros possibilita obter A combinação de polímeros possibilita obter membranas com melhores características;membranas com melhores características;

Existem polímeros específicos para a obtenção Existem polímeros específicos para a obtenção de membranas porosas e densas;de membranas porosas e densas;

Isto se deve aos requisitos exigidos quando Isto se deve aos requisitos exigidos quando materiais poliméricos são utilizados como materiais poliméricos são utilizados como membranas. membranas.

Prof. MierzwaProf. Mierzwa

Membranas de microfiltração e Membranas de microfiltração e ultrafiltraçãoultrafiltração

A escolha do polímero é determinada:A escolha do polímero é determinada:

Pelos requisitos de processamento Pelos requisitos de processamento (fabricação das membranas);(fabricação das membranas);

Potencial de ocorrência de depósitos;Potencial de ocorrência de depósitos;

Estabilidade térmica e química da membrana.Estabilidade térmica e química da membrana.

Prof. MierzwaProf. Mierzwa

Membranas para separação de Membranas para separação de gases e pervaporaçãogases e pervaporação

É necessário obter membranas densas;É necessário obter membranas densas;

Neste caso a escolha do material Neste caso a escolha do material determina o desempenho da membrana:determina o desempenho da membrana:

Seletividade;Seletividade; Fluxo. Fluxo.

Prof. MierzwaProf. Mierzwa

Membranas de nanofiltração e Membranas de nanofiltração e osmose reversaosmose reversa

São obtidas a partir dos mesmos materiais São obtidas a partir dos mesmos materiais que as membranas de microfiltração e que as membranas de microfiltração e ultrafiltração;ultrafiltração;

Neste caso promoveNeste caso promove--se as seguintes se as seguintes modificações:modificações:

Aumento da concentração do polímero,Aumento da concentração do polímero, Tratamento térmico;Tratamento térmico;

Produção de membranas compostas.Produção de membranas compostas.

Prof. MierzwaProf. Mierzwa

Membranas de troca iônicaMembranas de troca iônica

São utilizados polímeros que contém grupos São utilizados polímeros que contém grupos iônicos;iônicos;

Os grupos iônicos são introduzidos por:Os grupos iônicos são introduzidos por:

Membranas catiônicas:Membranas catiônicas:

Sulfonação;Sulfonação; Carboxilação.Carboxilação.

Membranas aniônicas:Membranas aniônicas: Aminação.Aminação.

Para evitar uma expansão excessiva pela Para evitar uma expansão excessiva pela absorção de água é necessário promover absorção de água é necessário promover ligações cruzadas no polímero.ligações cruzadas no polímero.

Prof. MierzwaProf. Mierzwa

Polímeros utilizados na fabricação de membranasPolímeros utilizados na fabricação de membranas

PolímeroPolímero MembranasMembranas

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