[pt] A escassez de recursos de água doce está ameaçando nossa sociedade. A
urbanização, a industrialização, o crescimento populacional e as alterações
climáticas estão a representar um grande desafio para a segurança dos recursos
hídricos humanos. Com base nessa situação crítica, os cientistas estão prestando
cada vez mais atenção à dessalinização. Os métodos tradicionais de dessalinização
empregam o processo de destilação. Esses métodos desempenham um papel
importante no serviço de abastecimento de água em alguns locais carentes de
água. No entanto, devido ao alto consumo de energia desses métodos, o preço da
água produzida é elevado. Portanto, desenvolver novas tecnologias de
dessalinização com baixo consumo de energia é de grande interesse e uma delas
tem atraído a atenção dos pesquisadores, que é a osmose reversa (OR). O RO
utiliza a membrana semipermeável como filtro, o que permite que a água ou
moléculas relativamente pequenas passem por si mesmas, mas impede que as
grandes moléculas ou íons penetrem. Esta tecnologia reduziu significativamente o
consumo de energia em comparação com os métodos de destilação e rapidamente
ocupa mais de 60 por cento da capacidade total de dessalinização instalada. O
desempenho da tecnologia RO depende fortemente do material das membranas
desempenha um papel importante. Nas últimas décadas, polímeros, por exemplo,
poliamida e acetato de celulose, dominaram a indústria de RO de membrana
semipermeável por sua boa eficiência de rejeição de sal e baixo custo de consumo
de energia. No entanto, mesmo com as vantagens das membranas poliméricas, o
custo final da água produzida ainda é alto. É por isso que os recursos de água doce
ainda continuam sendo a preocupação. Desde a primeira vez que o grafeno foi
produzido a partir do grafite, chamou a atenção de pesquisadores em todo o
mundo por sua estrutura 2D ultrafina, excelente condutividade e transparência etc.
Logo depois, o grafeno e seus derivados, como óxido de grafeno e óxido de
grafeno reduzido, exibem potencial na dessalinização devido à sua estrutura 2D
fina e expansibilidade. Este trabalho explora a possibilidade de aplicação de
derivados de grafeno em um processo de dessalinização relativamente prático. No
prsente projeto foram produzidos tanto GO (pelo método de Hammer) e RGO (a
partir de aquecimento em atmosfera inerte) e de membranas a partir de acetato de
celulose com GO e RGO. Ensaios de dessalinação também foram realizados para
amostras produzidas variando de modo sistemático diferentes parâmetros de
síntese de GO e RGO e de fabricação das membranas de acetato de celulose. / [en] Fresh-water resource scarcity is threatening our society. Urbanization,
industrialization, population growth and climate change are making big challenge
to human s water resource security. Based on this critical situation, scientists are
paying more and more attention to desalination. Traditional desalination methods
employ distillation process. These methods play an important role in water supply
service in some water-lacked places. However, due to high energy consumption of
these methods, the price of produced water is very high. Therefore, developing
new desalination technologies with low energy consumption is of high interest
and one of them has attracted researchers attention, which is reverse osmosis
(RO).(1) RO utilizes the semi-permeable membrane as a filter, which allows the
water or relatively small molecules pass through itself, but prevents the large
molecules or ions from penetrate. This technology significantly reduced the
energy consumption compared to the distillation methods and quickly takes more
than 60 percent of the total installed desalination capacity.(2) The performance of RO
technology strongly depends on the material of membranes plays an important
role. In the past decades, polymers, for instance polyamide and cellulose acetate,
dominate the semi-permeable membrane RO industry for their good salt rejection
efficiency and low cost of energy consumption. However, even with the
advantages of polymer membranes, the final cost of produced water is still high.
That s why fresh-water resource still remain the concern. Since the first time that
graphene was produced from graphite, it caught researcher’s attention all over the
world for its ultra-thin 2D structure, excellent conductivity and transparency, etc.
Soon after, graphene and its derivatives, such as graphene oxide and reduced
graphene oxide, exhibit potential in desalination due to their thin 2D structure and
expandability.(3) This work explores the possibility of application of graphene
derivatives in a relatively practical desalination process. In the present project, GO
(by the Hammer method), RGO (from heating in air atmosphere) and cellulose
acetate membranes with GO and RGO were produced. Desalination tests were
also performed for samples produced by systematically varying different
parameters of GO, RGO and fabrication of cellulose acetate membranes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:59554 |
| Date | 14 June 2022 |
| Creators | SHUAI ZHANG |
| Contributors | FERNANDO LAZARO FREIRE JUNIOR |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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