Preparação de membranas cerâmicas a partir da alumina e da cinza da casca de arroz e aplicação como suporte para síntese de membranas de zeólita ZSM-5

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Bento, Amerícia Florinda Machado Leitão
• Orientador(a): Marcilio, Nilson Romeu, Tessaro, Isabel Cristina
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Membranas cerâmicas; Alumina; Cinza de casca de arroz
• Palavras-chave em Inglês: Ceramic membrane; Rice husk ash; Alumina; Centrifugal casting; Dry pressing
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/258381

As membranas cerâmicas têm recebido muita atenção devido à sua excelente estabilidade térmica, química e resistência mecânica. No entanto, o custo de fabricação elevado limita a sua utilização. Nesse contexto, foram preparadas membranas cerâmicas de baixo custo nas configurações planas e tubulares a partir da alumina e da cinza da casca de arroz (CCA), um resíduo disponível em grande quantidade e que apresenta alto teor de sílica, sem qualquer pré- tratamento do resíduo, sem o uso de aditivos, através das técnicas de prensagem a seco e centrifugal casting, visando sua aplicação em processos de separação de componentes de soluções aquosas e como suporte para a síntese de membranas de zeólita ZSM-5 aplicadas na separação de misturas de gases. A membrana de zeólita ZSM-5 foi preparada através do método de crescimento secundário sem o uso de um agente direcionador de estrutura. Foi investigada a influência do teor de CCA, do pH da suspensão e da temperatura de sinterização nas caraterísticas estruturais (espessura, rugosidade, retração, morfologia, porosidade e resistência mecânica), na permeância hidráulica e na retenção de dextrana 500 kDa das membranas. A alteração da composição, do pH da suspensão e da temperatura de sinterização teve influência em todas as propriedades avaliadas e não resultaram em diferença estatisticamente significativa apenas para rugosidade da superfície interna (exceto o pH) e externa. O aumento da fração de CCA resultou no aumento da espessura e da porosidade aparente e na diminuição da retenção de dextrana 500 kDa. A utilização de suspensões com pH ácido, favoreceu a obtenção de membranas de menor espessura e menor tensão de ruptura. A sinterização do corpo cerâmico em temperatura mais elevada, resultou no aumento da retração, tensão de ruptura e retenção de dextrana 500 kDa e diminuição de espessura, porosidade aparente e permeância hidráulica. Os valores de permeabilidade hidráulica, tensão de ruptura e retenção de dextrana 500 kDa ficaram entre 12,6 L m-2 h-1 bar-1 e 104,7 L m-2 h-1 bar-1, 3,8 MPa e 41,1 MPa e 8,3 % e 58,9 %, respectivamente. As membranas de zeólitas apresentaram valores de permeância para os gases He, CO2 e N2 correspondentes a 12,5 x10-8 mol m-2 s-1 Pa-1, 57,7 x 10-9 mol m-2 s-1 Pa-1 e 49,0 x 10-9 mol m-2 s-1 Pa-1.