Desenvolvimento de módulos de ultrafiltração com membranas de fibra oca de matriz mista, polietersulfona e nanopartículas inorgânicas, para tratamento de água e esgoto

• Processo: 20/11059-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Parceria para Inovação Tecnológica - PITE
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Acordo de Cooperação: SABESP
• Pesquisador responsável: José Carlos Mierzwa
• Beneficiário: José Carlos Mierzwa
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Instituição parceira: Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP)
• Pesquisadores principais: Eduardo Lucas Subtil
• Pesquisadores associados: Augusto Teruo Morita ; Daiana Kotra Deda Nogueira ; Devendra Prakash Saroj ; Eduardo Lucas Subtil ; Pierre Le-Clech
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/08467-0 - Avaliação do desempenho de membranas de fibra-oca, modificadas com nanopartículas inorgânicas, para tratamento de efluentes em biorreator com membranas submersas., BP.PD; 23/14173-6 - Desenvolvimento do sistema de fixação de membranas ocas poliméricas e de seus respectivos módulos, BP.TT; 22/10291-1 - Avaliação da mitigação de depósito, resiliência e confiabilidade de membranas de matriz mista sintetizadas, BP.MS; 22/08592-3 - Utilização de membranas de fibra-oca modificadas com nanopartículas inorgânicas para tratamento de água e efluentes, BP.PD; 22/09432-0 - Síntese de nanopartículas inorgânicas para incorporação em membranas poliméricas, BP.TT
• Assunto(s): Tratamento de água Tratamento de águas residuárias Ultrafiltração Nanopartículas Membranas de separação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fibra oca | matriz mista | Nanopartículas | Tratamento de água | Tratamento de Efluentes | Ultrafiltração | Tecnologia de separação por membranas

Resumo

As membranas de ultrafiltração (UF) têm sido amplamente utilizadas em diversos países para suprir o contínuo aumento de suas demandas por água potável e possibilitar o uso de esgotos sanitários como fonte alternativa de abastecimento. Contudo, a perda de fluxo devido a deposição de material em sua superfície e no interior dos seus poros, depósito ou fouling, ainda representa o maior desafio para que se atinja o máximo desempenho destes sistemas. Uma das formas de reduzir a formação de depósito em membranas poliméricas é aumentar a sua hidrofilicidade, o que pode ser obtido pela adição de nanomateriais de natureza hidrofílica à matriz polimérica. Contudo, os dados sobre o desempenho de membranas produzidas com estes materiais em aplicações práticas são limitados pela falta de pesquisas aplicadas, pois estas tendem a ser de longa duração e acabam não sendo priorizadas. Dessa forma, o presente projeto tem como objetivo superior o desenvolvimento de módulos de fibra oca de ultrafiltração compostos por membranas poliméricas de matriz mista, utilizando nanopartículas inorgânicas, para aplicação no tratamento de água e de esgoto. Para isto, membranas poliméricas mistas de fibra oca de ultrafiltração serão sintetizadas pelo processo de inversão de fases utilizando diferentes quantidades de nanopartículas inorgânicas e agentes formadores de poros. Pelo uso de técnicas avançadas será feita uma avaliação da morfologia das membranas para determinação de sua estrutura interna e porosidade, bem como resistência mecânica, hidrofilicidade e permeabilidade. Além disso, a capacidade de mitigação de depósito será realizada em célula teste de fluxo tangencial, utilizando soluções modelos para representar simular o processo de formação de depósitos e possibilitar o estudo dos mecanismos de sua formação. A membrana que apresentar melhor desempenho neta fase será selecionada e utilizada para construção dos módulos de fibra oca para aplicação em condições reais. Serão montados sistemas pilotos para avaliação de longo prazo do desempenho das membranas mistas. Ao final do projeto, espera-se que seja disponibilizada uma solução de membranas de fibra oca nanocompósita com elevada capacidade de separação e baixo potencial de formação de depósito, tornando a tecnologia de membranas mais atrativa e competitiva para aplicação em diferentes contextos. Também se espera que os resultados da pesquisa proposta resultem na nacionalização da produção de módulos de membranas. (AU)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RAGIO, RODRIGO ALMERIA; ARANTES, CAMILA CLEMENTINA; SUBTIL, EDUARDO LUCAS. Performance assessment and economic aspects for water reclamation from UASB reactor effluent: Influence of coagulant type and membrane pore size. SEPARATION SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 59, n. 6-9, p. 17-pg., 2024-05-11. (16/23684-0, 20/11059-0)

RAGIO, RODRIGO ALMERIA; LEMOS, HUGO G.; LEOCADIO, GRACYELLY NUNES; MIERZWA, JOSE CARLOS; BIRON, DIONISIO; ESPINDOLA, JONATHAN C. A.; CASTILHO, THALITA GOUVEIA; ESCOTE, MARCIA T.; ROSSATO, JESSICA H. H.; SUBTIL, EDUARDO LUCAS. Performance comparison of modified polyethersulfone membrane with graphene oxide and molybdenum disulfide for effective filtration of urban surface water. Separation and Purification Technology, v. 356, p. 13-pg., 2024-10-09. (21/04680-2, 20/11059-0)

DA SILVA BIRON, DIONISIO; ESPINDOLA, JONATHAN CAWETTIERE; SUBTIL, EDUARDO LUCAS; MIERZWA, JOSE CARLOS. A New Approach to the Development of Hollow Fiber Membrane Modules for Water Treatment: Mixed Polymer Matrices. MEMBRANES, v. 13, n. 7, p. 15-pg., 2023-07-01. (20/11059-0, 20/13094-7)

RAGIO, RODRIGO ALMERIA; ARANTES, CAMILA CLEMENTINA; GARCIA, JOAN; SUBTIL, EDUARDO LUCAS. Assessment of natural tannin-based coagulant for effective ultrafiltration (UF) of UASB effluent: Fouling mechanisms, pollutant removal and water reclamation feasibility. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 11, n. 3, p. 13-pg., 2023-06-01. (20/11059-0, 16/23684-0)

SUBTIL, EDUARDO L.; RAGIO, RODRIGO ALMERIA; LEMOS, HUGO G.; SCARATTI, GIDIANE; GARCIA, JOAN; LE-CLECH, PIERRE. Direct membrane filtration (DMF) of municipal wastewater by mixed matrix membranes (MMMs) filled with graphene oxide (GO): Towards a circular sanitation model. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 441, p. 12-pg., 2022-08-01. (20/11059-0, 16/23684-0)