Síntese e caracterização de membranas de filme fino composto de polissulfona/quitosana reticulada com glutaraldeído. - Nogueira, Fabiana Tavares (2012)
Um grande obstáculo a ser vencido para que se tenha uma maior utilização da tecnologia de membranas na purificação de líquidos é o fenômeno do fouling. Como consequência, o desenvolvimento de membranas menos propensas ao fouling é hoje objeto de inúmeras pesquisas. Dentre os processos estudados, tem-se o desenvolvimento de membranas de filme fino composto, que possui como vantagem a possibilidade de se melhorar cada camada de maneira independente, de forma a se aperfeiçoar o desempenho da membrana como um todo. O projeto de pesquisa foi desenvolvido no laboratório do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA/IRCWR), uma entidade sem fins lucrativos, vinculado ao Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). Este teve como objetivo a síntese e a caracterização de membranas de filme fino composto de polissulfona e quitosana reticulada com glutaraldeído. Embora o objetivo principal desse trabalho tenha sido o desenvolvimento de membranas menos propensa ao fouling, a susceptibilidade ao fouling das membranas produzidas foi avaliada de maneira indireta, através da avaliação de propriedades como hidrofilicidade e rugosidade da superfície. Membranas de ultrafiltração a base de polissulfona (PSF) foram produzidas, através do método de separação de fases via imersão-precipitação, para serem usadas como suporte poroso para a camada de quitosana. Nessa etapa, a influência da concentração de PSF na solução polimérica; da temperatura de síntese; da umidade relativa do ar; e do suporte (não-tecido) nas características da membrana foram estudadas. O efeito da aplicação de uma camada de álcool polivinílico, reticulada com glutaraldeído, entre as camadas de PSF e quitosana, como forma de melhorar a estabilidade estrutural da membrana, foi avaliado. Adicionalmente, analisou-se a influência da introdução do glutaraldeído como agente reticulante na solução de quitosana na seletividade; na taxa de permeação; na estabilidade química; e na toxicidade da membrana. Os resultados obtidos mostraram que o aumento da concentração de PSF na solução polimérica, a diminuição da temperatura de síntese e o aumento da umidade do ar levaram à formação de membranas menos porosas. Os suportes de poliéster avaliados, CU414 e CU424 (Crane Nonwovens), embora apresentem características adequadas à produção de membranas, não se mostraram adequados para a síntese de membranas de PSF nas condições avaliadas devido a sua alta porosidade. A solução de reticulação da camada de álcool polivinílico (PVA), composta de glutaraldeído em solução aquosa de acetona, atacou quimicamente o suporte de poliéster e a membrana de polissulfona, inviabilizando a aplicação da camada de PVA entre as camadas de PSF e quitosana. A introdução do glutaraldeído tornou a camada de quitosana menos rugosa e mais hidrofílica. Adicionalmente, o aumento da concentração de glutaraldeído na solução de quitosana levou a um decréscimo na permeabilidade da membrana, o qual foi atribuído à compactação da estrutura da membrana. A reticulação da quitosana com glutaraldeído não levou a uma melhora significativa da capacidade de separação das membranas. A rejeição de ions bivalentes (Mg2+ e SO4 2-) e monovalentes (Na+ e Cl-) não ultrapassou 25% e 12%, respectivamente. Análises de microscopia de eletrônica de varredura realizadas com as membranas reticuladas com glutaraldeído, antes e após sua imersão em solução de HCl, indicaram que a superfície das membranas reticuladas com 3% de glutaraldeído aparentemente não foi afetada pelo ácido, ao contrário das membranas reticuladas com 1% e 5% de glutaraldeído, que apresentaram aumento no tamanho de seus poros. Não foi observada toxicidade aguda e/ou crônica, em relação aos organismos teste Daphinia similis e Ceriodaphinia dubia, respectivamente, em amostras de água que permaneceram em contato com as membranas reticuladas com glutaraldeído.