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

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)