Novas tecnologias para o tratamento de água potável vêm sendo empregadas na medida em que a utilização de sais de alumínio tem apresentado correlação com doenças de envelhecimento mental nos seres humanos. Os coagulantes orgânicos de origem vegetal podem substituir de forma satisfatória estes sais no tratamento convencional de água potável. A utilização de processos combinados utilizando membranas de ultrafiltração com coagulação é uma alternativa aos métodos convencionais de potabilização. Com este cenário, o presente trabalho tem como objetivo comparar o desempenho operacional de uma planta piloto de ultrafiltração com membranas submersas para produção de água potável a partir do Lago Guaíba, utilizando o coagulante convencional poli (cloreto de alumínio) (PAC) e um coagulante orgânico oriundo da casca da Acácia Negra (Acacia maernsii) Tanfloc SG, com a análise da morfologia, massa molar de corte e permeabilidade hidráulica da membrana e com análises da água bruta e filtrada. As membranas de fibra oca de Poliéter Sulfona (PES) com massa molar de corte de 50 kDa, permearam sob pressão fixa de -500 mbar, com ação de borbulhamento em testes de 140 horas para avaliação da performance e testes de 10 horas para avaliação da qualidade de permeado. Os resultados indicaram semelhança no desempenho operacional dos dois coagulantes quanto à redução da permeância hidráulica relativa, e a qualidade do permeado indicou que mesmo com a ausência de flocos no tanque de alimentação, não houve passagem significativa de coagulante para o permeado. Os parâmetros de potabilidade indicaram o enquadramento da água produzida nos padrões organolépticos na atual Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde. / New technologies to water treatment have been applied as the aluminum salts commonly used have shown correlations with mental diseases in human beings. The organic coagulants from natural sources can satisfactorily replace those inorganic salts in drinking water treatment. The hybrid processes join ultrafiltration membranes with coagulation are alternatives to the standard potabilization. The present study compares the operational behavior of a submersed ultrafiltration (UF) pilot plant producing drinking water from Guaíba Lake, using poli (aluminum chloride) (PAC) and an organic coagulant extracted from Acacia maernsii Tanfloc SG. The membrane and the permeate were investigated. The polyether sulfone hollow fiber membranes filtered with a -500 mbar constant vacuum and air bubbles through 140 hours for performance test and for 10 hour for permeate quality verification. The results showed similarity of the relative hydraulic permeability of the two coagulants, and even with the absence of visible flocs in the membrane tank, there were no significant coagulant carryover through the membrane. The analytical data pointed that the water produced with both coagulants had concentration bellow the Brazilian organoleptic standards, according to the Portaria 2914/2011 of the Health Ministry.

O desempenho e a viabilidade econômica dos processos de separação por membranas (PSM) estão diretamente relacionados com o fluxo de permeado e a retenção de substâncias. Em escala de laboratório, onde são utilizadas pequenas áreas de permeação, pode ser observada uma elevada variabilidade dos parâmetros de desempenho dos PSM, quando comparada com a obtida para os módulos industriais. Isto pode dificultar a análise de resultados, a comparação com dados da literatura e as ações de escalonamento. Apesar dos avanços constantemente obtidos na área de membranas, os resultados obtidos para estes parâmetros ainda são susceptíveis a problemas de repetitividade e reprodutibilidade. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade experimental de membranas comerciais de ultrafiltração (UF) de polietersulfona (PES), poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) e poliacrilonitrila (PAN) com diferentes massas molares de corte (MMC). Os experimentos foram realizados em dois módulos de permeação com área efetiva de membrana de 28 e 60 cm2. Durante os ensaios de UF foram avaliados os seguintes parâmetros de desempenho: fluxo inicial e final de água pura, tempo de compactação da membrana, redução do fluxo (RF), permeância hidráulica antes e após a filtração da solução de polietilenoglicol (PEG), fluxo de permeado com a solução de PEG e retenção observada. A variabilidade experimental foi investigada através da identificação dos efeitos principais do processo de UF a partir da análise de variância (ANOVA). O teste F foi utilizado para identificar diferenças significativas entre as variâncias obtidas para os parâmetros de resposta determinados A partir das análises de microscopia eletrônica de varredura e de ângulo de contato observou-se que as membranas fabricadas a partir do mesmo material apresentaram estrutura e caráter hidrofílico semelhantes, não sendo observadas diferenças significativas na estrutura das membranas quando comparadas às membranas novas e às membranas após a UF. Na etapa de compactação foi observado que as membranas de mesmo material apresentaram tempo de compactação estatisticamente igual e que a RF para as membranas de PAN é semelhante. De forma geral a variabilidade experimental é menor conforme as membranas são reutilizadas no processo. Os efeitos principais de MMC e material têm influência significativa sobre os parâmetros de resposta da etapa de compactação, com exceção do efeito do material da membrana sobre o tempo de compactação e sobre a RF. Os efeitos principais de MMC, material e pressão de operação também exercem influência significativa sobre a permeância hidráulica antes e após a filtração da solução de PEG e sobre o fluxo de permeado com a solução de PEG Quando comparadas as variâncias obtidas para os parâmetros de desempenho, estas são estatisticamente semelhantes para membranas de mesmo material. Estes resultados indicam que a variabilidade experimental do processo UF (entre 10 e 40 %) não é alta o suficiente para impedir a correta identificação dos efeitos principais das variáveis do processo dentro das condições de operação avaliadas. A retenção observada foi superior a 88 % para as membranas de PES e PVDF, porém este resultado não condiz com a MMC informada pelo fabricante, uma vez que foram utilizadas soluções de PEG com massa molar menor que a MMC da membrana e a distribuição de massa molar dos PEG utilizados estão dentro da faixa especificada. Uma tendência de aumento da variabilidade dos parâmetros de resposta foi obtida quando utilizado o módulo com menor área de permeação, indicando que para as condições de área investigadas a variabilidade é aparentemente dependente da área de permeação. / The performance and the economic viability of the membrane separation processes (PSM) are directly related to permeate flux and solute retention. In laboratory scale, where small permeation areas are used, a large variability in the performance parameters of the PSM could be observed, when compared with the obtained for industrial modules. This variability may difficult analysis of the results, comparison with literature data and scale-up actions. Despite the advances that are constantly achieved in membrane technology, the results obtained experimentally for the membranes performance parameters are still prone to repeatability and reproducibility problems. In this context, the objective of this work was to evaluate the experimental variability of commercial ultrafiltration (UF) membranes of polyethersulfone (PES), polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyacrylonitrile (PAN) with different molar mass cut-off (MMCO). The experiments were performed in a lab-scale cross-flow unit in two permeation modules with effective membrane area of 28 and 60 cm2. During the UF tests were evaluated the performance parameters: initial and final pure water flux, membrane compaction time, flux reduction (RF), hydraulic permeance before and after the filtration of the polyethylene glycol (PEG) solution, permeate flux with the PEG solution and observed retention. The experimental variability was investigated through the identification of the main effects of the UF process using the analysis of variance (ANOVA). The F-test was used to identify significant differences between the variances obtained for the response parameters determined According to the scanning electron microscopy and the water contact angle analysis, membranes made from the same material presented similar structure and hydrophilic character and were not observed significant differences in the membranes structure, when compared the new membranes with the membranes after the UF. In the compaction step it was observed that membranes of the same material presented statistically equal compaction time and the RF for the PAN membranes is similar. In general, the experimental variability is lower as the membranes are reused in the process. The main effects of MMCO and material have significant influence on the response parameters of the compaction step, the exception occur for the membrane material effect on the compaction time and RF. The main effects of MMCO, material and transmembrane pressure also exert significant influence on the hydraulic permeance before and after the PEG filtration and on the permeate flux with the PEG solution. When comparing the variances obtained for the performance parameters, they are statistically similar for membranes of the same material These results indicate that the experimental variability of the UF process (between 10 and 40%) was not high enough to prevent the correct identification of the effects of the main process variables within the evaluated operation conditions. The observed retention was greater than 88 % for the PES and PVDF membranes, but this result is not consistent with the MMCO reported by the manufacturer, since PEG solutions with lower molar mass than membrane MMCO were used and the molar mass distribution of the PEGs are within the specified range. A tendency to increase the experimental variability of the response parameters was observed when using the modulus with lower permeation area, indicating that for the range of effective membrane area investigated the variability is apparently dependent of the permeation area.

Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

Os processos de separação com membranas estão presentes nas mais diversas aplicações industriais. Em especial, a microfiltração e a ultrafiltração vêm sendo extensivamente utilizadas no tratamento de água e de efluentes. Com o aumento da demanda, muitos estudos têm sido feitos para melhorar o desempenho dos processos com membranas, porém a escolha apropriada da membrana é um fator crucial para atingir esse objetivo. As membranas à base de polietersulfona (PES) estão entre as mais utilizadas industrialmente para esse tipo de aplicação devido às suas excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica e resistência química. No entanto, por serem pouco hidrofílicas, essas membranas apresentam baixos fluxos de água e elevada tendência ao fouling e ao biofouling. A fim de melhorar essas propriedades, muitos autores têm proposto modificações nas membranas para torná-las mais hidrofílicas e, portanto, aumentar o fluxo de água e diminuir o fouling. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve como objetivo preparar membranas de ultrafiltração de PES, utilizando a ftaloil-quitosana (FQ) como aditivo, a fim de se obter membranas com propriedade antifouling. Membranas de PES e PES/FQ foram preparadas pelo processo de inversão de fases e caracterizadas quanto à morfologia, à estrutura química, à estabilidade térmica, ao caráter hidrofílico, à permeância hidráulica, à massa molar de corte (MMC) e ao desempenho em ultrafiltração de solução proteica. As membranas modificadas com o aditivo apresentaram estrutura mais heterogênea e com macrovazios maiores, maior caráter hidrofílico e maior permeância hidráulica. Os resultados de MMC não foram conclusivos. No teste de ultrafiltração, essas membranas apresentaram maiores fluxos e menor tendência ao fouling, indicando que o aditivo utilizado foi adequado na melhoria das propriedades desejadas. A retenção proteica, a perda de fluxo e a recuperação de fluxo após limpezas não apresentaram diferenças significativas. / In recent years, membrane separation processes have been widely used in all kinds of industries and applications. Particularly microfiltration and ultrafiltration have been extensively used for drinking water and wastewater treatments. With the increasing demand, many efforts have been done in order to enhance the process performance, but the choice of the appropriate membrane is a crucial factor to achieve this goal. Polyethersulfone (PES) based membranes are among the most commonly used for such applications due to their excellent chemical resistance, thermal stability and mechanical properties. However, because of its low hydrophilicity, these membranes have low water flux and high fouling and biofouling tendency. In order to improve these properties, many authors have proposed membrane modifications to make them more hydrophilic and thus increase the water flux and reduce fouling. Within this context, this work aimed to prepare PES ultrafiltration membranes using phthaloyl-chitosan (FQ) as an additive in order to obtain membranes with antifouling property. PES and PES/FQ membranes were prepared by phase inversion process and their morphology, chemical structure, thermal stability, hydrophilicity, hydraulic permeance, molecular weight cutoff (MWCO) and performance in ultrafiltration of protein solution were characterized. The membranes modified with additives showed more heterogeneous structure with larger macrovoids, higher hydrophilicity and higher hydraulic permeance. The MWCO results were inconclusive. In the ultrafiltration test, these membranes exhibited higher fluxes and lower fouling tendency, indicating that the additive used was adequate in improving the desired properties. The protein retention, flux reduction and flux recovery after cleaning showed no significant differences.

With the growing use of membranes in the water industry, different methods for using membranes to treat water is still occurring. Enhancing membrane performance is generally performed with extensive pretreatment methods before the feedwater is filtered by the membrane. With the utilization of direct membrane filtration (DF), no pretreatment is performed and the membrane is exposed to raw wastewater. While this may suggest that membrane performance and permeate quality would suffer in the process, DF testing with a 0.03 µm ultrafiltration PVDF membrane showed that relatively high membrane flux was sustained while producing a high quality effluent. Due to the rejection of the membrane, a highly concentrated fraction of the wastewater, which is significantly reduced in volume but high in solids and organic strength, is obtained and can be treated in other ways. A process is proposed to treat municipal wastewater by coupling a DF system with an anaerobic membrane bioreactor (AnMBR). AnMBRs generally treat industrial strength wastewater, which is high in chemical oxygen demand (COD), and may struggle with domestic wastewater, which is generally considered low strength in terms of COD. By coupling the DF with an AnMBR, the DF-AnMBR can be used to treat the low strength domestic wastewater. The DF portion can handle the bulk of the liquid fraction, while the highly concentrated fraction of wastewater is treated by the AnMBR stage, thus improving the energy profile of the AnMBR and enhancing performance. A series of flow and mass balance equations for the combined DF-AnMBR was developed, and used to shed insight on design parameters relevant to this novel treatment process. Since membrane fouling occurs gradually over weeks or months, it is difficult to systematically determine how processes changes may affect membrane performance. Hence, a method to rapidly determine the fouling propensity of wastewater was desired. The modified fouling index (MFI) was previously developed to test the fouling propensity of feedwater for seawater RO desalination, but has not been applied to membrane filtration of wastewater. The MFI method was adapted and used to test the fouling propensity of various treatment streams in the DF-AnMBR system, including raw domestic wastewater, concentrated domestic wastewater (20X by DF), and liquor from an active AnMBR. The effect of powdered activated carbon (PAC) on fouling propensity was also investigated. Raw wastewater had a fouling potential of about 25% of the AnMBR MFI, and with the utilization of PAC the fouling potential was further decreased to nearly 50% of the original fouling potential. The DF concentrated stream had a higher MFI value than liquor from the AnMBR, but presumably some of organics contributing to fouling would be degraded in the AnMBR. This study demonstrated that DF of raw wastewater is feasible, and the combined use of DF and AnMBR is highly promising.

A presente pesquisa consistiu em produzir membranas sintéticas pelo processo de inversão de fases via precipitação por imersão e levantar dados operacionais relativos ao preparo das soluções poliméricas e respectivos espalhamentos sobre um suporte inerte, de forma a obter-se membranas uniformes, livres de imperfeições que possam afetar seu desempenho. Tal uniformidade requer a produção de soluções poliméricas homogêneas, sem a presença de bolhas, isentas de sólidos em suspensão e com viscosidade adequada, para que o filme espalhado com espessura controlada se mantenha íntegro até o momento da solidificação do polímero, que formará as membranas propriamente ditas. Para condução dos experimentos utilizou-se a polisulfona como polímero, a N-metil- 2 pirrolidona como solvente, não-tecido em poliéster como suporte inerte e água desmineralizada como não-solvente. As soluções foram preparadas com concentrações de cerca de 15 %, 20 % e 25 % em massa de polímero e imersas em banhos de coagulação contendo água desmineralizada a temperaturas de aproximadamente 23°C, 40°C e 50°C. As membranas obtidas após precipitação foram enxaguadas em água desmineralizada morna e então avaliadas morfologicamente através de microscopia eletrônica de varredura, bem como submetidas a alguns outros testes como o ensaio de permeabilidade e o ensaio de tração e de ângulo de contato. Partindo-se de alguns poucos parâmetros encontrados em literatura, procurou-se obter um maior número de dados que permitam definir um procedimento de preparação de membranas através do processo mencionado. Os ensaios indicaram que a utilização de matérias-primas com um grau de pureza elevado, preparo da solução em temperatura, velocidade de rotação, umidade relativa e tempo de agitação adequados, além de filtração, se necessário, são condições muito importantes para a obtenção de soluções homogêneas. A utilização de equipamento aplicador de filme com ajuste de espessura, controles de velocidade de espalhamento e temperatura, e o controle da umidade da atmosfera são essenciais para a obtenção de um filme bem definido, garantindo a reprodutibilidade da síntese de membranas com a qualidade desejada. A utilização de não-tecido adequado como suporte inerte, de superfície lisa e homogênea é de fundamental importância para se obter uma camada polimérica bem homogênea e com espessura uniforme, garantindo condições morfológicas adequadas para a obtenção de níveis de produtividade e seletividade, compatíveis com os processos onde tipicamente se empregam membranas. / The proposal of this research is to produce synthetic membranes through the process of phase inversion via immersion precipitation, and obtain some operational data relating to the preparation of the polymeric solution and its casting on an inert support layer, in order to obtain uniform membranes, free from flaws which might affect its performance. Such uniformity requires the production of homogeneous polymer solutions, free from bubbles or suspended solids and with a suitable viscosity, in order to avoid loss of thickness until the solidification of polymer occurs. Polysulfone was employed as polymer, N-methyl-2 pyrrolidone as a solvent, nonwoven polyester as inert support and demineralized water as non-solvent. The solutions were prepared with concentrations of polymer of approximately 15%, 20% and 25% and, after casting, immersed in a coagulation bath containing demineralized water at approximately 23°C, 40°C and 50°C. The membranes obtained after precipitation were rinsed in demineralized water and evaluated through scanning electron microscopy, and some other tests, as the permeability, the mechanical and contact angle tests. Taking a few parameters found in the literature, we intended to obtain additional data to define a procedure for the preparation of membranes using the afore mentioned process. The tests indicated that the use of high purity raw materials and proper solution preparation parameters as temperature, speed, relative humidity and stirring time are very important to obtain an homogeneous solution. Besides, the use of motorized film application equipment with adjustments for film thickness, casting speed, temperature, and controlled water content in air are essential in obtaining a good film definition, and ensuring the reproducibility in the synthesis of membranes with a desired quality. The use of suitable non-woven fabric as a inert support with smooth and homogeneous surface is very important in order to obtain uniform polymer layers, ensuring morphological conditions suitable for achieving levels of productivity and selectivity, compatible with processes where typically membranes are employed.

Orientador: Luiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T04:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Basso_RodrigoCorrea_M.pdf: 482166 bytes, checksum: 274056e4fb8fdec08c2594a66d1e9e9c (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Tendo como objetivo avaliar o processo de limpeza de uma membrana cerâmica de diâmetro de poro de 0,01mm, foram realizadas oito corridas de ultrafiltração com uma miscela de óleo bruto de soja e hexano de composição constante, sempre nas mesmas condições operacionais: temperatura de 40°C, pressão transmembrana de 1,0bar e velocidade tangencial de escoamento de 3,4m/s. Após cada uma das ultrafiltrações, foi avaliada a influência dos parâmetros pressão transmembrana, velocidade tangencial de escoamento e abertura da válvula de permeado no processo de limpeza, feito apenas pela recirculação de hexano. Foi testada a associação de quatro diferentes condições de limpeza: baixa pressão transmembrana (0,5bar) e elevada velocidade tangencial de escoamento (5,0m/s); elevada pressão transmembrana (2,0bar) e baixa velocidade tangencial de escoamento (1,0m/s); pressão transmembrana e velocidade tangecial de escoamento intermediárias, 1,0bar e 3,4m/s, respectivamente; baixa pressão transmembrana (0,5bar) e elevada velocidade tangencial de escoamento (5,0m/s), mantendo sempre a válvula de permeado aberta. A melhor condição de limpeza obtida foi a associação de baixa pressão transmembrana e elevada velocidade tangencial de escoamento que conseguiu recuperar o fluxo da membrana em aproximadamente 85 minutos. Foram calculadas as resistências intrínseca da mebrana, da camada gel polarizada e do ¿fouling¿, e foi constatado que na limpeza a própria membrana exerce a maior resistência ao fluxo de permeado, seguida pela do ¿fouling¿ e pela da camada gel polarizada. Foram ainda explorados os processos de concentração e diafiltração, realizados em membrana cerâmica de 0,01mm, na obtenção e purificação da lecitina de soja a partir dos retentados resultantes dos processos de ultrafiltração da miscela de óleo bruto de soja e hexano. O retentado foi concentrado até um fator de concentração de 9,6 e diafiltrado, utilizando dois e quatro ciclos. A lecitina obtida teve um teor de insolúveis em acetona, respectivamente para dois e quatro ciclos de diafiltração, de 69,7 e 90,7% / Abstract: One of the objectives of this work was to study the cleaning process of a 0.01mm pore size ceramic membrane. The operational conditions used at eigth ultrafiltration process realized were 40°C of temperature and 1.0bar and 3.4m/s of transmembrane pressure and cross flow velocity. After each ultrafiltration it have been studied the influence of transmembrane pressure, tangential flow velocity and permeate valve position on the membrane cleaning process realized by pure hexane recirculation. Four different cleaning associated conditions were tested: low transmembrane pressure (0.5bar) and high cross flow velocity (5.0m/s); high transmembrane pressure (2.0bar) and low cross flow velocity (1.0m/s); intermediate transmembrane pressure and cross flow velocity, 1.0bar 3.4m/s; low transmembrane pressure (0.5bar) and high tangential flow velocity (5.0m/s) keeping permeate valve opened. The best condition evaluated to membrane cleaning process was the application of high cross flow velocity and low transmembrane pressure that have been recovered the original flux, took with pure hexane, in 85 minutes. The intrinsic membrane resistance, fouling resistance and polarized gel layer resistance were calculated and was concluded that the major resistance to permeate flux was the intrinsic membrane resistance followed by fouling resistance and polarized gel layer resistance. Concentration and diafiltration process in 0.01mm pore size ceramic membrane have been studied in extraction and purification of soybean lecithin from ultrafiltrations retentate. The retentate had concentrated until a concentration factor of 3 and diafiltrated using two and four cicles. The soybean lecithin purified using two and four diafiltrations cicles result in an acetone insoluble matter of 69.7 and 90.7% respectively / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Os processos de separação com membranas estão presentes nas mais diversas aplicações industriais. Em especial, a microfiltração e a ultrafiltração vêm sendo extensivamente utilizadas no tratamento de água e de efluentes. Com o aumento da demanda, muitos estudos têm sido feitos para melhorar o desempenho dos processos com membranas, porém a escolha apropriada da membrana é um fator crucial para atingir esse objetivo. As membranas à base de polietersulfona (PES) estão entre as mais utilizadas industrialmente para esse tipo de aplicação devido às suas excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica e resistência química. No entanto, por serem pouco hidrofílicas, essas membranas apresentam baixos fluxos de água e elevada tendência ao fouling e ao biofouling. A fim de melhorar essas propriedades, muitos autores têm proposto modificações nas membranas para torná-las mais hidrofílicas e, portanto, aumentar o fluxo de água e diminuir o fouling. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve como objetivo preparar membranas de ultrafiltração de PES, utilizando a ftaloil-quitosana (FQ) como aditivo, a fim de se obter membranas com propriedade antifouling. Membranas de PES e PES/FQ foram preparadas pelo processo de inversão de fases e caracterizadas quanto à morfologia, à estrutura química, à estabilidade térmica, ao caráter hidrofílico, à permeância hidráulica, à massa molar de corte (MMC) e ao desempenho em ultrafiltração de solução proteica. As membranas modificadas com o aditivo apresentaram estrutura mais heterogênea e com macrovazios maiores, maior caráter hidrofílico e maior permeância hidráulica. Os resultados de MMC não foram conclusivos. No teste de ultrafiltração, essas membranas apresentaram maiores fluxos e menor tendência ao fouling, indicando que o aditivo utilizado foi adequado na melhoria das propriedades desejadas. A retenção proteica, a perda de fluxo e a recuperação de fluxo após limpezas não apresentaram diferenças significativas. / In recent years, membrane separation processes have been widely used in all kinds of industries and applications. Particularly microfiltration and ultrafiltration have been extensively used for drinking water and wastewater treatments. With the increasing demand, many efforts have been done in order to enhance the process performance, but the choice of the appropriate membrane is a crucial factor to achieve this goal. Polyethersulfone (PES) based membranes are among the most commonly used for such applications due to their excellent chemical resistance, thermal stability and mechanical properties. However, because of its low hydrophilicity, these membranes have low water flux and high fouling and biofouling tendency. In order to improve these properties, many authors have proposed membrane modifications to make them more hydrophilic and thus increase the water flux and reduce fouling. Within this context, this work aimed to prepare PES ultrafiltration membranes using phthaloyl-chitosan (FQ) as an additive in order to obtain membranes with antifouling property. PES and PES/FQ membranes were prepared by phase inversion process and their morphology, chemical structure, thermal stability, hydrophilicity, hydraulic permeance, molecular weight cutoff (MWCO) and performance in ultrafiltration of protein solution were characterized. The membranes modified with additives showed more heterogeneous structure with larger macrovoids, higher hydrophilicity and higher hydraulic permeance. The MWCO results were inconclusive. In the ultrafiltration test, these membranes exhibited higher fluxes and lower fouling tendency, indicating that the additive used was adequate in improving the desired properties. The protein retention, flux reduction and flux recovery after cleaning showed no significant differences.

Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-22T03:53:34Z No. of bitstreams: 1 silvana menoncin - purificao de lipases produzidas por fungo utilizando sistema.pdf: 1423756 bytes, checksum: ab26bd30dc4f0e48f90bdb7c74c6916b (MD5) / Rejected by Gilmar Barros (gilmargomesdebarros@gmail.com), reason: Faltou colocar o nome do co-orientador. on 2016-04-22T14:51:38Z (GMT) / Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-25T19:34:12Z No. of bitstreams: 1 silvana menoncin - purificao de lipases produzidas por fungo utilizando sistema.pdf: 1423756 bytes, checksum: ab26bd30dc4f0e48f90bdb7c74c6916b (MD5) / Rejected by dayse paz (daysepaz@hotmail.com), reason: Tens que incluir co-orientador ele segue sendo o segundo. Atenciosamente Equipe RI-FURG on 2016-04-26T14:45:06Z (GMT) / Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-26T15:32:29Z No. of bitstreams: 1 silvana menoncin - purificao de lipases produzidas por fungo utilizando sistema.pdf: 1423756 bytes, checksum: ab26bd30dc4f0e48f90bdb7c74c6916b (MD5) / Approved for entry into archive by dayse paz (daysepaz@hotmail.com) on 2016-04-26T15:37:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silvana menoncin - purificao de lipases produzidas por fungo utilizando sistema.pdf: 1423756 bytes, checksum: ab26bd30dc4f0e48f90bdb7c74c6916b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-26T15:37:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silvana menoncin - purificao de lipases produzidas por fungo utilizando sistema.pdf: 1423756 bytes, checksum: ab26bd30dc4f0e48f90bdb7c74c6916b (MD5) Previous issue date: 2011 / A purificação de proteínas consiste em um dos desafios da área de Bioprocessos. O grau de pureza requerido para enzimas está diretamente relacionado com a aplicação na qual estas serão empregadas. Os sistemas aquosos bifásicos (SAB) e o processo de separação por membranas (UF) vêm sendo amplamente estudados na purificação de diversas proteínas, por apresentarem algumas vantagens sobre os processos cromatográficos, como facilidade de escalonamento e baixo custo. No entanto, a purificação de lipases por SAB ainda é pouco reportada. Neste sentido, o foco deste trabalho foi avaliar a utilização da melhor combinação do SAB formado por polietilenoglicol (PEG) e tampão fosfato de potássio e a combinação com o processo de separação por membrana, na purificação de lipase de Penicillium crustosum produzida por fermentação em estado sólido. O SAB se apresentou como uma técnica potencial para a separação e purificação da lipase obtendo-se fator de purificação 5,8 no sistema composto de 20% PEG 6000, 7,0% fosfato de potássio pH 8. A técnica do planejamento experimental foi utilizada como uma estratégia para a maximização da purificação, no qual foram avaliadas as concentrações de polietilenoglicol (PEG), fosfato de potássio e NaCl em sistemas compostos por PEG 6000 fosfato de potássio pH 8. O sistema 20% PEG 6000, 5,8% fosfato de potássio pH 8 com acréscimo de 4,8% de NaCl apresentou recuperação da atividade de hidrólise de 53,8% e o maior fator de purificação 10,5. O sistema composto de 20% PEG 6000, 5,8% de fosfato de potássio sem o acréscimo de NaCl foi o que apresentou maior atividade de transesterificação e fator de purificação, 8,5 U/mg e 28,3 vezes, respectivamente. Membranas comerciais com massa molecular de corte de 30 e 60 kDa foram testadas. Com acréscimo de 0,09 mol/L de NaCl o fator de purificação aumentou de 0,8 para 1,4 vezes. Quando combinou-se o sistema aquoso bifásico e separação por membrana, o fator de purificação em termos de atividade de hidrólise diminuiu, mas com relação à de atividade de transesterificação aumentou, alcançando valores em torno de 39 vezes para os sistemas compostos de 11,6% PEG 6000, 10% fosfato de potássio e 1,2% NaCl e 38,3 para o sistema formado por 16% PEG 6000, 8% fosfato de potássio e 4,8% NaCl. / The purification of proteins is one of the challenges in the area of Bioprocesses. The purity degree required for enzymes is directly related to the application in which they are employed. Aqueous two-phase systems (ATPS) and membrane separation process have been investigated in the purification of several proteins, which present some advantages over the chromatographic processes, such as easy scale-up and low cost. However, the purification of lipases by ATPS has been little reported. In this sense, the focus of this study was to evaluate the use of the best combination of the ATPS consisting of polyethylene glycol (PEG) and potassium phosphate buffer and the combination with membrane separation process for the lipases purification from Penicillium crustosum produced by solid state fermentation. The ATPS is a potential technique for the separation and purification of such lipases, resulting in a purification factor 5.8 using the system composed of 20% PEG 6000, 7.0% potassium phosphate, pH 8. The technique of experimental design was used as a strategy for maximizing the purification, in which we assessed the concentrations of polyethylene glycol (PEG), potassium phosphate and sodium chloride in systems composed of PEG 6000 at pH 8. The system 20% PEG 6000, 5.8% potassium phosphate at pH 8, and 4.8% NaCl showed a recovery of the activity (hydrolysis) of 53.8% and yielded the highest purification factor 10.5, based on hydrolytic activity. The system made up of 20% PEG 6000, 5.8% potassium phosphate without the addition of NaCl showed highest activity of transesterification and purification factor, 8.5 U/mg and 28,3, respectively. Commercial membranes with molecular weight cutoff of 30 and 60 kDa were tested. That addition of 0.09 mol/L NaCl to the enzymatic extract in the feed increased the purification factor from 0.8 to 1.4. When the processes of ATPS and UF were combined, the purification factor in terms of hydrolytic activity decreased, but increased in terms of transesterification activity, reaching values around 39 for PF in the systems composed of 11.6% PEG 6000 10% potassium phosphate and 38,3 in the systems composed of 1.2% NaCl and 16% PEG 6000, 8% potassium phosphate and 4.8% NaCl.