Resumo

Este trabalho teve por objetivo a reciclagem de membranas poliméricas descartadas de Osmose Inversa (OI) por meio de tratamento oxidativo com hipoclorito de sódio comercial e a avaliação de sua influência nas características da membrana, bem como a avaliação da aplicação e a tendência à incrustação (fouling) das membranas recicladas no tratamento de um efluente orgânico. Os desempenhos foram investigados por meio da medição de fluxo de água destilada em fluxo tangencial-axial e da capacidade de rejeição de sal por permeação de solução-padrão de cloreto de sódio. Os resultados mostram o desempenho e as estruturas físicoquímicas das membranas antes e depois da reciclagem. A caracterização da membrana foi realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) e Microscopia de Força Atômica (AFM). As caracterizações confirmaram uma notável transformação nas propriedades seletivas e na morfologia da membrana reciclada. Os resultados experimentais indicam que as membranas recicladas podem ser usadas com sucesso em processos análogos à microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), demonstrando satisfatórios desempenho de fluxo e comportamento de resistência à incrustação, a qual pode ser facilmente removida mediante limpeza convencional.

Introdução

O envelhecimento de membranas poliméricas de Osmose Inversa (OI) é esperado devido à ocorrência de incrustações orgânicas ou inorgânicas irreversíveis ou pela exposição frequente a agentes químicos de limpeza, o que resulta no declínio de desempenho ou numa falha completa da membrana, levando ao não cumprimento de especificações ou perda de eficiência do processo (ANTONY et al. 2016; SURAWANVIJIT et al., 2016).

Devido à grande expansão do uso de membranas de OI em todo o mundo ao longo das últimas décadas, alguns estudos recentes vêm reforçando a importância de ampliar o ciclo de vida dessas membranas, por meio de estratégias de reutilização ou reciclagem de membranas, com vistas a reduzir os crescentes impactos econômicos e ambientais associados à disposição dos módulos em aterros (LAWLER et al., 2013; GARCÍAPACHECO et al., 2015; LANDABURU-AGUIRRE et al., 2016; COUTINHO DE PAULA, AMARAL, 2017).

Assim, com o propósito de evitar o descarte descontrolado de membranas, o objetivo deste estudo foi realizar a reciclagem de membranas de OI e caracterizar o desempenho e as propriedades físico-químicas das membranas recicladas. O método de reciclagem é simples, uma vez que se baseia no tratamento oxidativo de membranas compósitas de poliamida aromática (LAWLER et al., 2013; GARCÍA-PACHECO et al., 2015; COUTINHO DE PAULA et al., 2016, 2017). A reciclagem direta de membranas por meio de conversão química vem ganhando grande interesse nos âmbitos acadêmico e industrial. De acordo com Coutinho de Paula et al. (2017), o processo de reciclagem por oxidação envolve a imersão da membrana em hipoclorito de sódio (NaClO) comercial 10-12% com intensidade de contato equivalente a ~300.000 ppm∙h.

Para a limpeza química inicial de membranas, diversos procedimentos e agentes químicos individuais e em pares, na combinação de três categorias químicas, incluindo soluções alcalinas, ácidas e agentes quelantes podem ser empregados, com o objetivo de remover incrustações e assim recuperar o fluxo de permeado (MADAENI, SAMIEIRAD, 2010; ANG et al., 2011 b).

O desempenho de permeabilidade à água destilada e seletividade ao cloreto de sódio (NaCl) foram avaliados e comparados entre as membranas descartadas e as membranas recicladas com o propósito de verificar as mudanças de características nas propriedades seletivas. Por isso, a limpeza química é recomendada para as membranas descartadas, previamente à reciclagem. As estruturas físico-químicas das membranas descartadas e recicladas também foram caracterizadas e comparadas, pois o conhecimento das estruturas das membranas é de fundamental importância para o entendimento do seu desempenho e uso em processos de separação. Além disso, dentro dos objetivos de avaliar a aplicação de membranas recicladas, uma avaliação sistemática de tendência à incrustação foi considerada fundamental.

Este estudo insere-se numa pesquisa mais abrangente que desenvolve a avaliação de viabilidade da reciclagem de membranas de OI descartadas para aplicação em outros processos de separação com especificações menos restritivas.

Autores: Eduardo Coutinho de Paula; Isabella Coelho de Mello Ferreira; Júlia Célia Lima Gomes e Míriam Cristina Santos Amaral.