Membranas de Acetato de Celulose

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As membranas cerâmicas podem ser desenvolvidas de diferentes materiais através do processo de precipitação por inversão de fases. Entretanto, algumas características precisam ser observadas, como a porosidade, a hidrofilicidade e hidrofobicidade, resistência mecânica, solubilidade, entre outros.

Neste contexto, Gomes et al (2010) realizaram a purificação de biodiesel de óleos de canola cru, óleo de soja degomado e óleos de canola e soja refinados, utilizando membrana tubular de óxido de alumínio e óxido de titânio (α-Al2O3/TiO2), obtendo resultados satisfatórios de purificação de biodiesel cru e degomado, mesmo quando a etapa de separação do glicerol não foi realizada.

Analogamente, Peyravi et al (2015) desenvolveram membranas utilizando nanotubos de carbono multifilares funcionalizados (MWCNTs) em matriz de poliimida e perceberam que as propriedades físico-químicas da membrana foram melhoradas significativamente após a inserção do carbono. Os estudos morfológicos, o peso molecular de corte, tamanho médio dos poros, distribuição do tamanho dos poros e porosidade foram avaliados e discutidos pelos autores.

A literatura apresenta, também trabalhos de modificação de matrizes poliméricas para otimizar a eficiência de purificação, como Halek et al (2016), que fabricaram membranas de poliétersulfona modificadas por nanocompósitos de TiO2 para purificação de biodiesel de óleo residual de cozinha e perceberam uma distribuição uniforme de nanopartículas (NP) na membrana, que resultaram em melhor eficiência de purificação, maior porosidade, menor rugosidade e incrustação, maior resistência à pressão quando se inseria 0,05% em massa de NP na matriz polimérica.

Os trabalhos citados ilustram o cenário acadêmico, em que é crescente a busca por materiais para fabricação de membranas cuja eficiência de purificação do biodiesel seja satisfatória, atendendo à legislação vigente e, ao mesmo tempo, seja de baixo custo, requeira menor energia e elimine etapas do processo, reduzindo tempo e evitando desperdícios de materiais.

A rigor, as membranas possuem uma matriz polimérica que é modificada para otimizar a purificação. Um dos polímeros mais abundantes na biosfera é a celulose, presente nos vegetais, na proporção de 20% a 90% de sua estrutura. (RABELO et al , 2007).

A Figura 2 apresenta a estrutura química da celulose, a qual é de elevada massa molecular, apresenta um grau de cristalinidade e insolúvel em água. Rodrigues (2007) explica que o grau de polimerização da celulose depende da espécie vegetal de que foi extraída.

Figura 2 - Estrutura química da celulose.

[pic 2]

A presença do grupo funcional hidroxila (OH) na molécula permite a interação da celulose com outros polímeros, e assim se forma a membrana funcionalizada e modificada. O acetato de celulose (Figura 3) é obtido através da reação da celulose com anidro acético e ácido acético em presença de um catalisador (ácido sulfúrico). É um polímero termoplástico e solúvel em acetonas.

Figura 3 - Estrutura química do acetato de celulose

[pic 3]

Na indústria, este subproduto já é comumente utilizado na fabricação de tecidos, filmes e também de filtros. O acetato de celulose está presente, inclusive nos filtros de cigarros. Essa capacidade filtrante possibilita inferir que é possível usar o acetato de celulose, um polímero natural e muito abundante, para produção de membranas para purificação de biodiesel.

Existem inúmeras técnicas que permitem prepara membranas a partir de um dado material. O tipo de técnica usada depende principalmente do material usado e o tipo de estrutura da membrana que se deseja obter. De acordo com DE NETO (2004), quatro tipos básicos de membranas podem ser diferenciados com base nas suas estruturas: Membranas microporosas, Assimétricas integrais, assimétricas compostas, e membranas homogêneas.

As membranas assimétricas integrais são preparadas pelo processo de inversão de fases que consiste na dissolução do polímero em solvente, a deposição da solução polimérica em uma lamina de vidro e a imersão da solução em um não solvente. Esse processo permite ajustar a estrutura química e morfológica da membrana a obter características e propriedades de permeação seletiva necessária a sua aplicação.

Assim, este trabalho objetiva a produção de membrana polimérica a base de acetato de celulose para a purificação de biodiesel.

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Ojetivos

Produzir membranas poliméricas de acetato de celulose para a purificação de biodiesel

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METODOLOGIA

Como proposta de desenvolvimento metodológico, será descrito nos subitens a seguir os materiais utilizados, preparo da membrana, preparo do biodiesel e caracterização físico-química da membrana.

- MATERIAIS

Acetato de Celulose;

Acetona;

Ácido acético;

Água Deionizada;

Biodiesel;

Óleo de Soja;

Hidróxido de Potassio;

Metanol;

di-isodecil adipato;

3.2 PREPARO DA MEMBRANA

A membrana será preparada pelo processo de inversão de fases recorrendo à técnica de precipitação por imersão em banho de não solvente. Este processo compreende várias etapas sendo que, inicialmente, espalha-se a solução polimérica, a temperatura ambiente, sob a forma de filme fino, com espessura de 200 μm, sobre uma placa de vidro. Posteriormente coloca-se a placa em um banho de não solvente do polímero (água deionizada) a temperatura de 10 °C, para promover a precipitação do filme.

A tabela x apresenta a composição da solução polimérica de acetato de celulose e as condições de preparação da membrana com tempo de evaporação. As proporções das substancias e as condições de preparo seguem