Membranas de ultrafiltração de polianilina com propriedades antifouling e o uso de corrente elétrica pulsada para remoção/inibição de fouling

Abstract

A incrustação de membranas, também referida como fouling, é um problema preocupante na operação de processos de separação por membranas (PSM), pois reduz o fluxo permeado ao longo do tempo, elevando os custos de operação. A extensão da incrustação depende das interações entre a substância incrustante e a membrana e entre as próprias substâncias incrustantes. Existem diversas alternativas para diminuir os efeitos indesejados do fouling, dentre eles o uso de materiais hidrofílicos na camada seletiva das membranas e a aplicação de corrente elétrica no módulo de filtração diretamente na membrana. O material hidrofílico age como um impedimento ao acesso dos incrustantes à superfície da membrana e a corrente elétrica pode gerar radicais livres que têm a capacidade de degradar espécies orgânicas e biológicas formadoras do fouling presentes na corrente de alimentação. Um material que possui essas duas características, hidrofílico e capacidade de conduzir corrente elétrica, é a polianilina (PAni) em sua forma dopada por protonação (sal esmeraldina). A PAni tem vantagens frente a outros polímeros condutores pela facilidade de síntese e baixo custo. Os ácidos protônicos utilizados na dopagem da polianilina são o ácido dodecil-benzeno-sulfônico e o ácido sulfúrico, respectivamente para garantir a solubilidade na fabricação da membrana e elevada condutividade elétrica. Será aplicada corrente elétrica contínua em forma de pulsos, a fim de se evitar elevados gastos com energia elétrica. Este trabalho tem como foco principal a pesquisa sobre o desenvolvimento de membranas de ultrafiltração de polianilina dopada que seja efetiva na redução do fouling e a aplicação de pulsos de corrente elétrica contínua no módulo de filtração para remover o fouling em processos de tratamento de água.

The fouling is a worrying problem in the operation of membrane separation processes (PSM), because it causes the reduction of permeate flux, growing the cost operation. The extension of fouling depends on the interactions between the foulants and the membrane and among the foulants themselves. There are several alternatives to decrease the unwanted fouling effects, among them the use of hydrophilic materials on the selective layer of the membranes and the application of electric current on the filtration module directly on the membrane. The hydrophilic material acts as a barrier for the foulants attaching in the membrane surface, and the electric current can generate free radicals, which are capable to degrade organic and biological species, those are present in the feed flow. A material that has both characteristics, hydrophilicity and electrical conductivity, is the polyaniline (PAni) in its protonation doped form (emeraldine salt). PAni has advantages compared to other electrically conductive polymers by its ease on synthesis and low cost. The protonic acids used at the PAni doping process are the dodecylbenzenesulfonic acid and the sulfuric acid, which respectively guarantee the solubility for the membrane fabrication and the high electric conductivity. Pulsed direct electric current will be applied to avoid high costs with electric energy. This work has as main focus the researching about development of doped PAni ultrafiltration membranes, which could be effective on the fouling reduction and the applying of pulsed direct electric current at the filtration module to remove the fouling in water treatment processes.