Modificação de membrana porosa para remoção de micropoluentes da água usando destilação por membrana

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2024.

A água potável é um recurso essencial da humanidade, e sua escassez e contaminação têm se tornado questões críticas nos últimos tempos. Esse trabalho explora a combinação de duas técnicas, a destilação por membranas e a fotocatálise, visando a remoção de micropoluentes da água. Para isso, foi desenvolvido um método de modificação de membranas de PVDF utilizando as técnicas de dip-coating e spray. As membranas de PVDF foram inicialmente imersas em solução de PDMS com concentração de 5%, 7,5% ou 10% (m/m), seguidas de cura térmica em estufa. Após, foram imersas novamente na solução e receberam por spray uma solução com 25% água, 75% etanol e concentrações 1%, 1,25% ou 1,5% (v/m) de TiO2. Os resultados da caracterização das membranas mostraram que o método utilizando o spraying foi eficiente na hidrofobização e na incorporação do TiO2 na membrana. Houve uma redução progressiva no tamanho de poro das membranas conforme o teor de PDMS e TiO2 aumentava. Embora as membranas apresentaram degradação de azul de metileno maior que 76% e uma rejeição à solução salina acima de 90%, tiveram baixa rejeição e degradação aos micropoluentes testados.

Abstract: Potable water is an essential resource for humanity, and its scarcity and contamination have become critical issues in recent times. This work explores the combination of two techniques ? membrane distillation and photocatalysis ? aimed at removing micropollutants from water. To achieve this, a method for modifying PVDF membranes was developed using dip-coating and spray techniques. The PVDF membranes were initially immersed in PDMS solutions at concentrations of 5%, 7.5%, or 10%, followed by thermal curing in an oven. Subsequently, they were re-immersed in the solution and coated via spray with a mixture of 25% water, 75% ethanol, and TiO2 at concentrations of 1%, 1.25%, or 1.5% (w/v). The results of the characterization showed that the method using spraying was efficient in hydrophobization and in incorporating TiO2 into the membrane. There was a progressive reduction in the pore size of the membranes as the content of PDMS and TiO2 increased. Although the membranes exhibited a degradation of methylene blue greater than 76% and a rejection of saline solution above 90%, they presented low rejection and degradation of the tested micropollutants.