Ultrafiltração com membrana mineral de efluente modelo de desengomagem textil para recuperação de PVA e agua
Iliana de Oliveira Guimarães Amaral
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Am13u
Campinas, SP : [s.n.], 2004.
72f. : il.
Orientador: Leila Peres
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Neste estudo investigou-se a recuperação de poli(álcool vinílico), PVA, e de água de um efluente modelo de desengomagem têxtil em ensaios de ultrafiltração tangencial realizados com reciclo total de permeado (Fc=1) e em batelada. Foram utilizadas duas membranas minerais CARBOSEP (suporte de...
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Resumo: Neste estudo investigou-se a recuperação de poli(álcool vinílico), PVA, e de água de um efluente modelo de desengomagem têxtil em ensaios de ultrafiltração tangencial realizados com reciclo total de permeado (Fc=1) e em batelada. Foram utilizadas duas membranas minerais CARBOSEP (suporte de carbono e óxido de zirconila), uma de ultrafiltração, M8, com massa molar de corte de 50.000 g/mol, e outra de microfiltração, M14, com diâmetro médio de poro de 0,14 µm. Nos ensaios com reciclo total de permeado o desempenho das membranas, obtido através do fluxo de permeado, J, bem como a sua seletividade, dada através do coeficiente de retenção de PVA, R%, foram avaliados em função da pressão (1 - 5 kgf.cm-2) e da concentração da solução de PVA, que variou de 0,1 - 2,0% (m/v), mantendo-se a temperatura e a velocidade de escoamento tangencial constantes (T=50oC e v=1,2 m.s-1). O efeito da pressão não foi significativo acima de 3 kgf.cm-2. O aumento da concentração da solução de PVA ocasionou sempre uma diminuição de J, que variou em média de 100 L.m-2.h-1 para a concentração de 0,10% até cerca de 10 L.m-2.h-1, para as concentrações maiores, sendo para a membrana M14 metade daqueles observados para a membrana M8, devido ao fenômeno de fouling (bloqueio e/ou entupimento parcial dos poros da subcamada da membrana) efeito evidenciado pela maior dificuldade de limpeza desta membrana. O Modelo das Resistências em Série foi utilizado para a determinação experimental das várias resistências envolvidas (intrínseca da membrana, da camada gel-polarizada e do fouling). A resistência da camada gel-polarizada mostrou-se determinante. Nos ensaios de concentração em batelada, o fluxo de permeado e o coeficiente de retenção de PVA, foram avaliados, mantendo-se a temperatura, a pressão e a velocidade tangencial constantes (T=50oC, P=3kgf.cm-2 e v=1,2m.s-1). O índice de refração foi o parâmetro usado para determinação da concentração de PVA no permeado e cálculo do R%. O principal problema verificado nos dois tipos de ensaio foi o acentuado declínio do fluxo de permeado desde o início dos ensaios, causado principalmente pelo acúmulo de moléculas de PVA na superfície da membrana (camada gel-polarizada) e possivelmente nos poros das membranas (fouling). O fluxo de permeado ficou em torno de 10 L.h-1.m-2 a partir da consolidação do fouling. Verificou-se que embora as porosidades das membranas M8 e M14 sejam bastante diferentes, a partir de Fc=3,0 e t=7,5h não houve diferença significativa no fluxo de permeado nem no coeficiente de retenção obtido (>90%), novamente como conseqüência da camada de gel formada que passa a controlar o processo. Por isso, a melhor escolha para o processo seria a membrana M8, não pelo seu melhor desempenho ou eficiência que são semelhantes aos obtidos para a M14, mas pela sua maior facilidade de limpeza.
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Abstract: The recovery of polyvinyl alcohol, PVA, and water from an artificial textile desizing effluent, using ultrafiltration with tubular mineral membranes in a bench unit, was investigated in this work. Two different CARBOSEP membranes (carbon support with a fine inner pellicle of zirconyl...
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Abstract: The recovery of polyvinyl alcohol, PVA, and water from an artificial textile desizing effluent, using ultrafiltration with tubular mineral membranes in a bench unit, was investigated in this work. Two different CARBOSEP membranes (carbon support with a fine inner pellicle of zirconyl oxide) were used: an ultrafiltration membrane with molecular weigth cut-off of 50.000 g/gmol (M8) and another one of microfiltration with averaged pore diameter of 0,14 µm (M14). The membrane performance was evaluated by the flux of permeate, J, and the membrane selectivity by the PVA retention coefficient, R%. The Refraction Index was the parameter used to determine the PVA permeate concentration. Experiments with Fc=1 were conducted varying transmembrane pressure from 1 to 5 kgf.cm-2, at 50oC and tangential velocity of 1,2 m.s-1. The several resistances involved in the process (intrinsic, gel layer and fouling) were experimentally determined with the help of the resistance in series model showing that the gel layer resistance controls the process, being responsible for the dramatic flux decline even at the beginning of the experiment. Concentration experiments were conducted at 3 kgf.cm-2, 50oC and tangential velocity of 1,2 m.s-1. Mathematical models of fouling were tested. At the operational conditions performed the retention coefficient was high (> 90%) and the obtained flux could be considered low, but it was of the same magnitude observed by other researchers. Comparing both membranes, no significant difference in flux or retention coefficient was observed, so M8 was considered the best choice not due to a better performance, but because it has presented an easier cleaning procedure.
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Ultrafiltração com membrana mineral de efluente modelo de desengomagem textil para recuperação de PVA e agua
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