Preparo de membranas de separação compostas por Poli (Ácido Lático) pelo método de inversão de fases para permeação de gases - Dal Magro, Fernando Silva (My University, 2023)
The main objective of carrying out a membrane separation process is the separation of components in solution, due to the ability of the membrane to transport some substances present in the feed phase, as well as blocking the passage of others. Despite many studies and implemented strategies to extend the useful life, fouling is still the main cause for the disposal of separation membranes, a factor that generates tons of this technology disposed in landfills, due to the fossil origin of the polymers used in its manufacture. Thus, in this work poly(lactic acid) (PLA) membranes were prepared by the phase inversion method and characterized to verify their possible application in gas separation processes using synthetic air. PLA membranes were prepared using dichloromethane (DCM) as solvent and distilled water as non-solvent. The produced membranes, at concentrations of 8% and 12% by mass of polymer, were characterized by Scanning Electron Microscopy and Infrared Spectroscopy by Fourier Transform. Their specificities regarding permeability were also evaluated. The results showed that the properties on the morphology and chemical structure of PLA were not altered by the use of the chosen solvent. The membranes showed an asymmetrical structure, with the formation of a porous layer at the top followed by a porous substructure of spherical pores. The observed pore diameter range was 0.43 µm to 0.85 µm for the 8% concentration membrane and 0.55 µm to 1.34 µm for the 12% concentration membrane. The thickness of the dense layer for the 8% membrane was approximately 17.21 µm, less than that of the 12%, which presented a dense layer of approximately 25.55 µm. The transmembrane gas flow was lower for the 8% membrane, as it suffered greater compaction due to the lower percentage of polymer (m/m) than the 12% membrane. The observed transmembrane flux for the 8% membrane was 50.90 L m-2 h-1 while for the 12% membrane a flux of 312.89 L m-2 h-1 was observed. In the degradability tests, it was possible to observe the biodegradation of the membrane in a relatively short period – 12 days – by by placing it in different types of soil prepared in a similar way, showing that the solvent used did not have a great influence on the biodegradation properties of the polymer. It was possible to observe a great potential for degradability of the samples. [resumo fornecido pelo autor]
O principal objetivo da realização de um processo de separação por membranas é a separação de componentes em solução, devido à capacidade da membrana de transportar algumas substâncias presentes na fase de alimentação, assim como barrar a passagem de outras. Apesar de muitos estudos e estratégias implementadas para prolongar a vida útil, o fouling ainda é a causa principal para o descarte de membranas de separação, fator que gera toneladas desta tecnologia dispostas em aterros, devido à origem fóssil dos polímeros utilizados em sua fabricação. Desta forma, neste trabalho foram preparadas membranas de poli (ácido lático) (PLA) pelo método de inversão de fases e caracterizadas para a verificação de sua possível aplicação em processos de separação de gases utilizando ar sintético. As membranas de PLA foram preparadas utilizando diclorometano (DCM) como solvente e água destilada como não solvente. As membranas produzidas, nas concentrações de 8% e de 12% em massa de polímero, foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier. As suas especificidades referentes à permeabilidade também foram avaliadas. Os resultados mostraram que as propriedades sobre a morfologia e a estrutura química do PLA não foram alteradas pelo uso do solvente escolhido. As membranas apresentaram estrutura assimétrica, com formação de camada porosa na parte superior seguida de uma subestrutura porosa de poros esféricos. A faixa de diâmetro dos poros observados foi de 0,43 µm até 0,85 µm para a membrana de concentração 8% e 0,55 µm até 1,34 µm para a membrana de concentração 12%. A espessura da camada densa para a membrana de 8% foi de aproximadamente 17,21 µm, menor do que a de 12%, que apresentou camada densa aproximada de 25,55 µm. O fluxo de gás trasmembrana foi menor para a membrana de 8%, pois esta sofreu maior compactação devido ao menor percentual de polímero (m/m) do que a membrana de 12%. O fluxo transmembrana para a membrana de 8% observado foi de 50,90 L m-2 h-1 enquanto para a membrana de 12% foi observado fluxo de 312,89 L m-2 h-1. Nos testes de degradabilidade, foi possível observar a biodegradação da membrana em um período relativamente curto – 12 dias – pela disposição em diferentes tipos de solo preparados de maneira semelhante, mostrando que o solvente utilizado não apresentou grande influência nas propriedades de biodegradação do polímero. Foi possível observar grande potencial de degradabilidade das amostras. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Engenharia química; Ácido poliláctico; Membranas; Biodegradação