Modificação superficial fotoinduzida de membranas de poli (vinil álcool) para desidratação de glicerol por pervaporação - Backes, Cláudio Cesar Weber (2019)
A pervaporação é uma técnica de separação por membranas atraente para separação de misturas líquidas, cujo desempenho é bastante influenciado pelas condições superficiais da membranas. O poli(vinil álcool) (PVA) apresenta características interessantes para ser utilizado na tecnologia de separação por membranas: resistência química, propriedades mecânicas e hidrofilicidade. As condições de preparo (massa molar do polímero, tipo e concentração de reticulante) de membranas suportadas de PVA foram avaliadas, sendo as melhores condições obtidas com polímero com massa molar 146-186kDa e teor mássico de 15% de ácido maleico. Quanto aos testes de pervaporação, as melhores condições de separação com as membranas não funcionalizadas foram obtidas com temperatura de 50ºC e teor máximo 20% de água na alimentação. A permeância da água e a energia de ativação do processo de pervaporação foram calculadas em 1,5Lm-2h-1 e 31,4kJmol-1. O tratamento com radiação VUV em atmosfera inerte a diferentes tempos (30 e 60 minutos) foi responsável pela obtenção de regime de superhidrofilicidade, sendo este comportamento devido à inserção de grupamentos oxigenados, comprovada pelas técnicas de XPS e FTIR-ATR. Ainda, imagens obtidas por perfilometria ótica sugerem que a irradiação prolongada da superfície causa danos à mesma, causando alteração na rugosidade superficial. Por outro lado, o tratamento com radiação UV C (254nm) por 3h em presença de vapor de ácido acrílico (AA) não alterou o perfil de rugosidade da membrana, resultando também em superfície superhidrofílica. O mecanismo de modificação da superfície consistiu na foto polimerização do AA, resultando na deposição de camadas contendo espécies oxigenadas, responsáveis pelo aumento da componente polar da energia livre de superfície. A presença destas espécies foi confirmada pela deconvolução do espectro C1s obtido via XPS. Por fim, testes de pervaporação com as membranas funcionalizadas pelo tratamento VUV (30 e 60 minutos) e radiação UV C/AA (3h) mostraram um aumento na separação glicerol/água em comparação das membranas sem tratamento. Em particular o tratamento UV C/AA resultou em aumento superior a 500% no desempenho de separação da mistura glicerol/água por pervaporação.