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Obtenção, caracterização e aplicação de membranas de AC incorporadas com AGNPS no tratamento de água contaminada com microcystis aeruginosa

Resumo

Nas últimas décadas vêm sendo desenvolvidos sistemas de filtração específicos. Um contaminante importante de águas é o micro-organismo Microcystis aeruginosa. Neste trabalho foram preparadas nanopartículas de prata (AgNPs) e incorporadas em membranas de acetato de celulose (MAC) com propriedade de ultrafiltração. Estas foram utilizadas no tratamento de água contaminada com M. aeruginosa. As AgNPs foram sintetizadas por um método sol-gel e redução química de um sal de prata. Um ou cinco por cento de AgNPs foram incorporadas nas membranas que foram preparadas pelo método de inversão de fases. Membranas simétricas e assimétricas foram obtidas quando incorporadas com 1 ou 5% de AgNPs, respectivamente. As membranas de ultrafiltração obtidas possuem diâmetro médio de poro de 10 nm. Os valores de turbidez para a água filtrada com a membrana de AC foi 7 uT, enquanto que com as membranas com 1 ou 5% de AgNPs foi entre 5 e 3 NTU.

Introdução

A tecnologia de membranas baseia-se na exclusão, usando uma barreira seletiva, com base no tamanho dos poros. Estas podem ser classificados em microfiltração (MF), ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF) e osmose reversa (RO). O diâmetro médio dos poros diminui de MF para UF, NF e RO. Devido às alterações no diâmetro médio de poros, a pressão aplicada aumenta com a diminuição do poro.

Em particular, os diâmetro médio dos poros nas membranas de UF são de 2 a 100 nm, e retem colóides, vírus, bactérias e proteínas. Membranas de UF são utilizadas no tratamento de águas residuais, devido à sua capacidade para remover contaminantes, além do processo consumir pouca energia em comparação com NF ou RO. Estas membranas têm sido usadas em nanotecnologia, em alimentos, processamento de bebidas, indústria química, entre outras áreas. UF pode produzir permeavel com turbidez abaixo de 0,1 NTU e portanto baixo impacto ambiental. No entanto, a incrustação na camada filtrante é uma barreira à tecnologia de membrana, pois os contaminantes são adsorvidos na superfície e dentro da parede dos poros, levando à diminuição do fluxo durante o processo de filtração da água, que altera a seletividade da membrana. Estudos têm mostrado que o elevado peso molecular de material orgânico, por exemplo, M. aeruginosa contribui para o entupimento da membrana de UF. Moléculas hidrofílicas podem causar um declínio no fluxo enquanto as moléculas hidrofóbicas são responsáveis pelo entupimento irreversível.

Estudos mostram que a incorporação de nanopartículas de prata (AgNPs) em membranas aumentam o fluxo de água, por exemplo, Park et al. (2016), incorporaram AgNPs em membrana de PVDF com aplicação em UF, e a incorporação de AgNPs aumentou aumentou o fluxo de água na membrana em 1,5 %, e mostrou incrustação de 12%. Huang e colaboradores sintetizaram AgNPs in situ sobre membranas de polissulfona de ultrafiltração por meio de deposição de polidopamina mostrando que a adsorção de 20 mM de AgNPs na membrana aumentou o fluxo de água em 35% em comparação com a membrana de polissulfona, e apresentou incrustação de 17%. Os autores sugerem que o aumento do fluxo de água pode estar relacionado com o aumento da hidrofilicidade da amostra com prata.

Autores: B.S. Pereira, L.O.R. Moreti, R. Bergamasco, A.F.B. Piccioli, E.E. Garcia, J.G.B. Santin, E.A.G.Pineda, D.M.F. Oliveira e A.A.W.Hechenleitner.

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