Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282001000200008
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Formação de Membranas Planas Celulósicas por Espalhamento Duplo para os Processos de Nanofiltração e Osmose Inversa

Membranes for Nanofiltration and Reverse Osmosis Prepared by Simultaneous Casting of Two Polymer Solutions

Nobrega, Ronaldo; Carvalho, Roberto B. de; Borges, Cristiano P.

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Resumo

No presente trabalho é estudado o preparo de membranas anisotrópicas compostas, em uma única etapa, para os processos de NF e OI, através do espalhamento simultâneo de duas soluções poliméricas [acetato de celulose - AC/formamida/acetona (26,3/23,7/50% p/p) e AC/poli(vinil pirrolidona) - PVP/N,Ndimetilformamida - DMF (15/10/75 % p/p)]. A precipitação das soluções, em água destilada, foi acompanhada por medidas de transmitância de luz. Estudou-se a influência das condições de preparo das membranas, na sua morfologia e nas suas propriedades de transporte (fluxo de permeado e retenção de solutos - Polietilenoglicol (PEG) para a NF e NaCl para a OI). Realizou-se também um tratamento térmico nas diferentes membranas produzidas. Os resultados mostraram que é possível obter membranas celulósicas com total aderência das diferentes camadas, a qual pode ser atribuída às condições de transferência de massa que retardam a precipitação na região próxima à interface das soluções espalhadas simultaneamente. Com relação aos testes de OI e NF, as membranas desenvolvidas apresentaram valores de fluxo permeado (7 - 465 L/h.m2) dentro da faixa das membranas comerciais, retenção salina (NaCl) entre 24-63 % e retenção do PEG entre 53-82 %, mostrando o potencial de aplicação destas membranas.

Palavras-chave

Acetato de celulose, osmose inversa, nanofiltração, processo de inversão de fases, espalhamento duplo

Abstract

The purpose of this work is to investigate the preparation of composite anisotropic membranes in a single stage, through the technique of simultaneous casting of two polymer solutions (cellulose acetate (CA)/ acetone/formamide (26.3/50/23.7 % w/w) and CA/polyvinylpyrrolidone/dimethyl formamide (15/10/75 % w/w)). The precipitation of the solutions was followed using light transmission experiments. The effect of the exposition period precipitation bath on the membrane properties is also reported. All the membranes were characterized by scanning electron microscopy and by permeation experiments. The RO and NF experiments are carried out using 5,000 μg/g (ppm) of NaCl aqueous solution and 5 g/L of polyethyleneglycol (PEG), 6 KDa, aqueous solution, respectively. Moreover, to reduce defects in the upper layer, the membranes were immersed in a water bath at 90°C for 60 minutes. The membrane morphology analysis indicates that is possible to obtain complete adhesion of the two layers. This result is related to the mass transfer conditions, which should delay the precipitation in the regions near the polymer solutions interface. Regarding the performance of the membranes in RO and NF experiments, the permeate fluxes are comparable to those observed with commercial membranes (7-465 L/h.m2). The solute retention varied in the range of 24 to 63% for NaCl, and in the range of 53 to 82% for PEG. These results point out the potential of technical scale application of the double layer membranes.

Keywords

Cellulose acetate, reverse osmosis, nanofiltration, phases inversion, simultaneous casting

References



1. Mulder, M. - "Basic Principles of Membrane Technology", Kluwer Academic Publishers, Boston (1991).

2. Kesting, R. E. - "Synthetic Polymeric Membranes", Mcgraw Hill, New York (1972).

3. Baker, R. W.; Cussler, E. L; Eykamp, W.; Koros, W. J.; Riley, R. L & Strathmann, H. - "Membrane separation systems. Recent development and future directions", Noyes Data Co., New Jersey (1991).

4. Loeb, S. & Sourirajam, S. - "Sea water desmineralization by means of an osmotic membrane", Adv. Chem. Ser., 28, p.117 (1962).

5. Pereira, C. C. - "Desenvolvimento de Fibras Ocas Anisotrópicas para Separação de Gases", Tese de Doutorado, Programa de Engenharia Química da COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (1999).

6. Kools, W. F. C. - "Membrane formation by phase inversion in multicomponent polymer systems: mechanisms and morphologies", Ph.D. dissertation, Twente University, The Netherlands (1998).

7. Meuleman, E. - "Removal of trace organic contaminants from water by pervaporation", Ph.D. dissertation, Twente University, The Netherlands (1997).

8. Carvalho, R. B. de - "Membranas Anisotrópicas para Nanofiltração e Osmose Inversa Preparadas pelo Processamento Simultâneo de Duas Soluções Poliméricas", Tese de Mestrado, Programa de Engenharia Química da COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (2001).

9. Egler, M. A. G.; "Fracionamento de Misturas Ternárias Glicose/Etanol/Água por Osmose Inversa com Membranas de Acetato de Celulose", Tese de Mestrado, Programa de Engenharia Química da COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil (1984).

10. Lonsdale, H. K. & Podall, H. E. - "Reverse Osmosis Membrane Research", Plenum Press, New York (1972).



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