Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-10T17:12:31Z No. of bitstreams: 1 ROCHELIA SILVA SOUZA CUNHA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3859616 bytes, checksum: 9dc6f57db82d6f9d21eed20973fe15ff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T17:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROCHELIA SILVA SOUZA CUNHA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3859616 bytes, checksum: 9dc6f57db82d6f9d21eed20973fe15ff (MD5) / Capes / A separação emulsão óleo água utilizando membranas é um processo muito importante e muito utilizado, neste sentido a busca por novos materiais e novas técnicas para produção de membranas é fonte de interesse industrial. A inovação deste estudo se dá na síntese de membranas compósitas a base de polietileno de ultra-alta massa molar (PEUAPM) por sinterização e argila organofílica Brasgel e nanocompósito para separação de emulsão óleo/água. Sendo assim, este trabalho tem como objetivos: (i) preparar membranas poliméricas tubulares de polietileno de ultra-alta massa molar (PEUAPM) sob distintas condições experimentais e suas superfícies internas foram modificadas por impregnação com solução diluída de polietileno de alta densidade (PEAD) em tolueno; (ii) preparar membranas compósitas tubulares a base de PEUAPM adicionando argila Brasgel organofílica ou nanocompósito; (iii) investigar parâmetros de processo de síntese das membranas, tais como, tempo de sinterização e percentagem do material (argila organofílica ou nanocompósito) que irão influenciar no desempenho das membranas no processo; (iv) avaliar estas membranas no processo de emulsão óleo água. As técnicas de caracterização usadas para avaliar a organofilização da argila organofílica foram Difratometria de raios X (DRX), Espectroscopia e Fluorescência de raios X por energia dispersiva (FRX-ED), Adsorção física de Nitrogênio, Capacidade de Troca de Cátions (CTC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Térmica Diferencial e Termogravimétrica (ATD/TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Todas as membranas foram caracterizadas por DRX, MEV, capacidade de absorção de água, porosidade e resistência química. Todas as membranas foram avaliadas no processo de separação emulsão óleo/água. Os ensaios foram realizados nas condições de concentração inicial do óleo 100 mg.L-1, temperatura igual a 25ºC, pressão atmosférica, que possibilitou observar os fluxos (m3.m-2.h-1) e a percentagem de rejeição. A organofilização da argila Brasgel foi evidenciada por DRX, FTIR e ATD/TG. As membranas compósitas foram obtidas com sucesso a partir do polímero PEUAPM e argila organofílica Brasgel ou nanocompósito. Foi observado a partir de análises por DRX que as membranas compósitas apresentaram estruturas esfoliadas. A caracterização por MEV evidenciou que as superfícies das membranas foram modificadas com a deposição do filme de PEBD, conduzindo a redução no tamanho de poros. A partir de estudos realizados sobre o efeito dos parâmetros, tais como, tempo de sinterização (60, 90 e 120 minutos) e percentual do material (argila organofílica Brasgel ou nanocompósito) na síntese das membranas compósitas concluiu-se que esses dois fatores são importantes. Este fato foi evidenciado pelos testes de capacidade de absorção de água e testes de porosidade. Baseado nos resultados obtidos por processo de separação por membranas (PSM) da emulsão óleo/água, pode-se concluir que a inserção dos materiais (argila organofílica Brasgel ou nanocompósito) às membranas poliméricas melhoraram os seus desempenhos, consequentemente aumentando a percentagem de rejeição. Estes resultados corroboraram com os testes de absorção de água e porosidade das respectivas membranas. Como conclusão geral, as performances das membranas compósitas foram superiores aos resultados das membranas poliméricas evidenciando que a incorporação da argila organofílica ou do nanocompósito afeta positivamente. / The separation of emulsion oil water using membranes is a very important and very used process, in this sense the search for new materials and new techniques for the production of membranes is a source of industrial interest. The innovation of this study is the synthesis of composite membranes based on ultra-high molar mass polyethylene (UHMWPE) by sintering and organophilic Brasgel or nanocomposite for oil / water emulsion separation. The objective of this work is to: (i) prepare ultra-high molar mass polyethylene tubular polymer membranes (UHMWPE) under different experimental conditions and their internal surfaces were modified by impregnation with a solution of HDPE in toluene; (Ii) prepare PEUAPM-based tubular composite membranes by adding organophilic Brasgel or nanocomposite clay; (Iii) investigate process parameters for membrane synthesis, such as sintering time and percentage of material (organophilic clay or nanocomposite) that will influence the performance of the membranes in the process; (Iv) evaluate this membranes in the water-oil emulsion process. The characterization techniques used to evaluate the organophilic clay composition were X-ray diffraction (XRD), Spectroscopy and X-ray Fluorescence (FRX-ED), Physical Nitrogen Adsorption, Cation Exchange Capacity (CTC) Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential and Thermogravimetric Thermal Analysis (ATD/TG) and Scanning Electron Microscopy (SEM). All membranes were characterized by DRX, MEV, water absorption capacity, porosity and chemical resistance. All membranes were evaluated in the oil/water emulsion separation process. The tests were carried out at the initial concentration of 100 mg.L-1 oil, temperature at 25ºC, atmospheric pressure, which allowed to observe the flows (m3.m-2.h-1) and the percentage of rejection. The organophilization of Brasgel clay was evidenced by XRD, FTIR and ATD/TG. Composite membranes were successfully obtained from the polymer PEUAPM and organophilic Brasgel or nanocomposite. It was observed from XRD analyzes that the composite membranes presented exfoliated structures. The characterization by SEM showed that the surfaces of the membranes were modified with the deposition of the LDPE film, leading to the reduction in pore size. Based on studies on the effect of the parameters, such as sintering time (60, 90 and 120 minutes) and percentage of the material (organophilic Brasgel or nanocomposite clay) in the synthesis of the composite membranes, it was concluded that these two factors are important This fact was evidenced by tests of water absorption capacity and porosity tests. Based on the results obtained by membrane separation process (PSM) of the oil/water emulsion, it can be concluded that the insertion of the materials (organophilic Brasgel or nanocomposite) to the polymer membranes improved their performances, consequently increasing the percentage of rejection. These results corroborate with the water absorption and porosity tests of the respective membranes. As a general conclusion, the performances of the composite membranes were superior to the results of the polymer membranes, evidencing that the incorporation of the organophilic clay or the nanocomposite affects positively.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3585.pdf: 4834479 bytes, checksum: 5a0924e0311d45a52820620dbafa4f6a (MD5) Previous issue date: 2011-03-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / Most of Water Treatment Plant (WTP) for public supply in Brazil use surface water as source and conventional complete cycle as treatment system. In this type of treatment wastewater are restrained/generated which vary mainly according to the type and amount of chemical added and the characteristics of the water resource. This wastewater is found mainly in clarifiers (sludge) and backwash water filter (BWF) from WTP. Unfortunately, most of Brazilian WTP launches its waste directly into water resources, violating Brazilian Law 9605 published in 1998. There are mechanical and natural technologies for water removal from wastewater restrained during the treatment. Once known that wastewater from WTP has fluid characteristic, some technologies to remove its water have been developed. A natural one is the drainage bed, developed and proposed by Cordeiro (2001). The drainage bed has basically two stages: drainage and evaporation. This dissertation presents results of a study, whose centre objective was to achieve improvements in water sludge removal restrained in clarifiers by the use of plastic cover (evaporation stage). Results of effective tests in prototypes located in Sao Carlos WTP (Sao Paulo State) with plastic cover have showed that this roof (commercial reference PVC 0.30 milimeters) uses has accelerated the evaporation process, and has protected sludge from rain. The height of the roof that presented the best result was 0.20 meters in relation to the board of prototype, realizing to obtain a sludge 56% dryer than in tests without the roof. Preliminary tests in laboratory scale generated a promising scenario for the use of cationic polymer in large scale doubling the efficiency of the initial drainage of sludge. However, other laboratory tests with different characteristics of geotextile blanket only confirmed the superiority of using woven blanket type with surface density of 600 g/m² (which had already been used in other studies), compared to the others, in reference to obtain better efficiency at the initial drainage of water present in raw sludge. / A maior parte das Estações de Tratamento de Água (ETAs) para abastecimento existente no Brasil se utiliza de captação de águas superficiais e sistema de tratamento de ciclo completo convencional. Neste tratamento são retidos/gerados resíduos que variam principalmente segundo o tipo e quantidade de produto químico adicionado e as características do manancial de captação. Estes resíduos são encontrados principalmente nos decantadores (lodo) e na água de lavagem dos filtros (ALF) das ETAs. Infelizmente, a maioria das ETAs brasileiras lança seus resíduos diretamente em corpos d água, infringindo disposições da Lei 9.605/98. Existem tecnologias mecanizadas e naturais para remoção de água dos resíduos retidos no tratamento. Uma vez que possuem característica fluida, foram desenvolvidas algumas tecnologias para remoção de suas águas. Uma tecnologia natural para remoção de águas de resíduos de ETAs é o leito de drenagem, desenvolvido e proposto por Cordeiro (2001). O leito de drenagem possui basicamente duas etapas envolvidas: drenagem e evaporação. Esta pesquisa apresenta resultados de um estudo, cujo objetivo central foi alcançar melhorias na remoção da água de lodo retido nos decantadores através da utilização de cobertura plástica no leito de drenagem (etapa de evaporação). Resultados obtidos nesta pesquisa para ensaios realizados em protótipos de leitos de drenagem instalados na ETA de São Carlos-SP demonstraram que, quando se utiliza cobertura plástica (referência comercial PVC 0,30 mm), o processo de evaporação da água presente no lodo é acelerado e a ocorrência de precipitação não interfere em momento algum na remoção de água do lodo. A altura da cobertura em relação ao protótipo que apresentou os melhores resultados foi de 0,20 m, permitindo-se obter um lodo final até 56% mais seco que na ausência de cobertura. Ensaios realizados em escala laboratorial para condicionamento prévio do lodo bruto com polímero catiônico apresentaram resultados promissores para sua utilização em maior escala, duplicando a eficiência da drenagem inicial do lodo. Entretanto, outros ensaios laboratoriais com mantas geotêxteis de características distintas apenas confirmaram a superioridade da utilização de manta do tipo tecida de densidade superficial 600g/m² (que já havia sido utilizada em outras pesquisas) em relação às demais, no que se refere à obtenção de melhor eficiência na drenagem inicial da água presente no lodo bruto.