Membranas tubulares à base de alumina preparadas por centrifugal casting

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Bertotto, Renata de Carvalho Teles
• Orientador(a): Tessaro, Isabel Cristina, Marcilio, Nilson Romeu
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Membranas cerâmicas; Alumina
• Palavras-chave em Inglês: Centrifugal casting; Ceramic membranes; Alumina
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/215000

A busca por novas tecnologias para tratamentos de correntes de líquidos e gases é constante, e neste contexto surgem os processos de separação por membranas (PSM). O desenvolvimento de membranas cerâmicas para os mais diversos processos de separação tem ganhado grande visibilidade, principalmente devido ao seu melhor desempenho em ambientes adversos em comparação aos materiais poliméricos. Entre as diferentes técnicas utilizadas para preparar membranas cerâmicas tubulares, o centrifugal casting se destaca para a obtenção de estruturas homogêneas. Desta maneira, o objetivo deste trabalho é preparar membranas cerâmicas tubulares com propriedades estruturais específicas, à base de alumina comercial utilizando a técnica de centrifugal casting, visando a sua aplicação em processos de separação de componentes de soluções aquosas e de misturas de gases. Em um primeiro momento foi realizada a caracterização da alumina comercial CT3000SG, visando avaliar as suas propriedades para a aplicação na preparação das membranas. Em seguida, foi realizada a caracterização das suspensões preparadas com diferentes concentrações e pHs com relação a viscosidade, análise granulométrica e estabilidade da suspensão. Para realizar a preparação das membranas cerâmicas tubulares pela técnica de centrifugal casting foi desenvolvido um equipamento de bancada. Na preparação das membranas foram estudados a influência da concentração percentual mássica de alumina na suspensão, da temperatura de sinterização dos corpos cerâmicos, da velocidade de rotação centrífuga, do pH da suspensão e do tipo de ácido utilizado. As membranas preparadas foram caracterizadas quanto a sua retração linear, retração diametral, espessura, rugosidade, morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV), porosidade aparente pelo método de Arquimedes, porosimetria por intrusão de mercúrio, resistência mecânica por teste de flexão 4 pontos, permeância hidráulica, retenção de dextrana 500 kDa e permeância a gases puros (hélio, nitrogênio, oxigênio, gás carbônico e metano). Os resultados demonstraram que a viscosidade da suspensão aumentou com o aumento da concentração de alumina. Além disso, a estrutura das membranas é dependente da concentração de alumina, da temperatura de sinterização e da velocidade de rotação. O aumento na concentração resultou em membranas mais espessas e o aumento da temperatura de sinterização reduziu a porosidade das membranas e a permeância hidráulica, indicando uma densificação da estrutura porosa da membrana. O fluxo de água, assim como a permeância hidráulica e a permeância a gases foram influenciadas pela temperatura de sinterização uma vez que, os valores foram reduzindo com o aumento da temperatura, devido a redução da porosidade. Aalteração do pH da suspensão alterou as características das suspensões e provocou a formação de uma estrutura assimétrica nas membranas, que influenciou nos demais parâmetros estudados.