Conclusões e Sugestões
127 Este capítulo engloba as principais conclusões que foram obtidas a partir dos resultados apresentados neste trabalho, destacando-se as modificações superficiais
por plasma e a aplicação das membranas na pervaporação, para separação da mistura MeOH/MTBE. Em seguida, são feitas as sugestões para etapas futuras que contribuirão para o aprimoramento dos conhecimentos e a continuidade desta linha
de pesquisa.
6.1 – Conclusões
1. Foi construído e testado com sucesso um dispositivo acoplado a um reator de plasma gerado por radiofreqüência e que permite a alimentação direta de vapores orgânicos como o ácido acrílico, realizando modificação superficial de membrana de poliuretano.
2. Concluiu-se que a escolha do solvente foi um parâmetro importante a ser determinado para a síntese de membranas de poliuretano. As análises de XPS demonstraram composições químicas diferentes quanto às interfaces da membrana em contato com vidro e a face em contato direto com a atmosfera, para membranas sintetizadas com DMF, que influenciaram diretamente nas análises das membranas modificadas.
3. A caracterização da membrana PU 11 (e = 50 µm) foi realizada através das análises de XPS, ângulo de contato e AFM. A partir das análises dos espectros de XPS dos sinais de C 1s e O1s, conclui-se que a membrana PU 11 apresentou as mesmas ligações químicas que as membranas investigadas na literatura. A medida do ângulo de contato deste filme o caracterizou como um polímero hidrofóbico (810± 2).
4. O estudo da influência da temperatura (na faixa de 10 a 40 0C) no processo de pervaporação para separação de MeOH/MTBE apresentou um aumento de 133
% do valor do fluxo permeado às custas de uma menor seletividade de 3,1 a 2,4, para concentração de 20% em MeOH na alimentação Para uma mesma temperatura, um maior fluxo permeado foi obtido com o aumento da concentração em metanol na alimentação.
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Conclusões e Sugestões
128 5. No estudo da influência da espessura da membrana no processo de pervaporação
para separação de MeOH/MTBE, foi observado que o aumento da espessura da membrana acarretou no aumento da seletividade e na diminuição do fluxo permeado. Constatou-se que a espessura de retenção ótima da membrana PU 11 é aproximadamente 50 µm.
6. As modificações superficiais por plasma de vapor orgânico (AA), utilizando-se Si como substrato base, em diferentes condições de tempo de exposição e potência aplicada no plasma de RF, mostraram que há a formação de um filme de ácido acrílico quando aplicadas potências menores ou igual a 20 W, para todos os tempos de exposição estabelecidos (1-40 min). Para estes limites de potência (5-20 W), observou-se que a espessura do filme a partir de ácido acrílico depositado diminuiu com o aumento da potência aplicada. Foi constatado um crescimento exponencial da espessura do filme depositado a partir de ácido acrílico na potência de 5 W com o aumento do tempo de exposição. Observou-se um desbaste da superfície de Si quando tratada pelo vapor de AA, para as potências maiores que 30 W e, para estas potências, as análises de XPS constataram a modificação da superfície com incorporação de elementos químicos semelhantes ao filme de poli(ácido acrílico) convencional.
7. Os valores das medidas de ângulo de contato em todas as condições de potência aplicada e tempo de exposição se apresentaram menores que a superfície de Si sem tratamento. Por outro lado nas condições de plasma que resultaram na deposição do filme a partir de ácido acrílico, os valores de ângulo de contato foram menores (30-440) que os obtidos nas superfícies do Si desbastados (48-560).
8. As modificações por plasma da membrana PU 11 com o vapor de ácido acrílico em diferentes condições de tempo de exposição e potência aplicada foram interpretadas pelo estudo realizado a partir do tratamento superficial do Si com o mesmo vapor. As membranas de PU 11 modificadas com AA em potência abaixo de 20 W apresentaram a formação do filme a partir de ácido acrílico. Os desbastes sofridos pelas superfícies das membranas quando tratada por plasma de vapor de AA foram caracterizados pelas mesmas composições químicas do
Conclusões e Sugestões
129 filme de ácido acrílico, porém para energias de ligação de 287,5 eV para C=O e 289,2 eV para COO, ocorreu uma intensificação na composição do sinal C 1s.
9. As membranas as quais houve a formação do filme a partir de ácido acrílico não apresentaram acréscimos significativos nas seletividades das membranas. Tal resultado é justificado pela solubilidade deste filme formado a partir de ácido acrílico à solução de alimentação, MeOH/MTBE. Porém as modificações provocaram diminuição nos fluxos permeados, admitindo que os grupos funcionais permaneceram ancorados nas camadas mais profundas das membranas. As membranas atacadas pelo vapor de AA nas potências acima de 30 W apresentaram os maiores valores de seletividades e de fluxos permeados quando comparadas às membranas desenvolvidas contendo o filme a partir de ácido acrílico. A membrana PU 11/AA 100/1 apresentou α = 30 e J = 14,5 (Kg µm/m2.h), correspondendo a 88% de MeOH na fração permeada de uma mistura alimentada com 20%, a 25 C
10. No estudo de permeabilidades intrínsecas da membrana sem tratamento com os componentes puros, observou-se que a diferença entre elas de 6,8%, sendo preferencialmente permeável ao MeOH. Observou-se também que a resistência global é influenciada pela resistência da camada limite.
11. Foi possível fazer o esgotamento da solução MeOH/MTBE utilizando a membrana tratada PU 11/AA 100/1 de 22% para 6% (p/p em MeOH). O valor de α = 156 foi registrado quando a concentração de alimentação atingiu 6%, indicando que o processo de modificação superficial por plasma é uma alternativa com alto potencial para o desenvolvimento de membranas seletivas.
12. A pervaporação permitiu separar a mistura MeOH/MTBE na concentração de formação de azeótropo de 24,3 % em MeOH.
13. As análises das membranas tratadas com plasma de gases, PU 11/O2 e PU 11/N2
apresentaram modificações nas superfícies sem que não resultaram em melhorias significativas no processo de pervaporação para separação de MeOH/MTBE.
Conclusões e Sugestões
130 14. O teste de armazenamento da membrana PU 11/AA 100/1 realizado pela
pervaporação de MeOH/MTBE (20% p/p em MeOH) demonstrou que a modificação por plasma com ácido acrílico é resistente ao tempo de condicionamento, uma vez que a diminuição da seletividade foi de 12% e o fluxo permeado não foi alterado.
6.2 – Sugestões
1. Melhorar o sistema de introdução de vapor ao reator de plasma com controlador de vazão, bem como a realização de modificação com outros vapores orgânicos;
2. Modificar os dois lados da membrana de PU 11 utilizando a tecnologia de plasma e estudar a influência deste tratamento no grau de inchamento da membrana;
3. Sintetizar membranas de outros poliuretanos quimicamente diferentes e modificá-las por plasma empregando os parâmetros de potência aplicada e tempo de exposição já estabelecidos neste trabalho;
4. Desenvolver membranas de fibras-ocas utilizando o poliuretano como o polímero formador da pele densa, com um adequado dispositivo adicional ao sistema de deposição por plasma de RF, permitindo a modificação das membranas de fibras-ocas.
5. Estudar a separação de outras misturas líquidas por pervaporação utilizando membranas de poliuretano modificadas por plasma de vapor de ácido acrílico e outros vapores hidrofílicos.