Tese de Doutorado

Membranas de ultrafiltração de fibra-oca tem sido utilizadas no tratamento de aguas para abastecimento publico e demonstram ser promissoras no combate a escassez hídrica por terem um desempenho que independe da qualidade da alimentação do sistema. No entanto, a formação de depósitos, característica inerente a sua aplicação, motiva o estudo de métodos de mitigação desse fenômeno. Uma das formas mais utilizadas para este fim e a modificação de membranas por meio do uso de aditivos. Assim, o objetivo deste trabalho foi preparar membranas de ultrafiltração de fibra-oca compostas de 16% de polietersulfona, aditivadas com oxido de polietileno entre 2% e 4%, utilizado como formador de poros, e partículas inorgânicas, entre 2% e 6%, sendo essas as nanopartículas de argila montmorilonita ou zeólita LTA, resultando em 15 composições, determinar suas características e avaliar 0 seu desempenho no tratamento de agua por meio de ensaios em escala de bancada, utilizando alimentação proveniente da Raia Olímpica da Universidade de São Paulo (USP). 0 método utilizado na produção das membranas foi o dry-jet wet spinning, e elas foram caracterizadas quanto ao diâmetro externo, espessura, resistência mecânica, hidrofilicidade, porosidade, morfologia, permeabilidade, rejeição e potencial zeta. Os resultados da caracterização apresentam falta de significância estatística em grande parte das analises, no entanto pode-se verificar a melhora das propriedades investigadas, com exceção da resistência mecânica. Quanto ao desempenho no tratamento de agua, apenas as composições com maior carga de aditivo foram submetidas a essa avaliação, observando-se a menor forma9ao de depósitos nas membranas de fibra-oca aditivadas, ainda que não haja significância estatística entre os resultados, que pode ser decorrente de erro estatístico tipo II, observando-se também uma pequena redução da qualidade do permeado com o uso dos aditivos. Os ensaios indicam que as membranas de fibra-oca modificadas apresentam potencial de aplicação em tratamento de agua, com destaque para adição de 2% de óxido de polietileno e 6% de zeólita, cujos resultados combinados são melhores.

Hollow fiber ultrafiltration membranes have been employed in the treatment of water for public supply and show promise in· addressing water scarcity due to their performance, which is independent of influent quality. However, the formation of deposits, an inherent characteristic of their application, motivates the investigation of mitigation methods for this phenomenon. One commonly used approach is the modification of membranes through the incorporation of additives. Therefore, the objective of this study was to prepare hollow fiber ultrafiltration membranes composed of 16% polyethersulfone, doped with polyethylene oxide at concentrations ranging from 2% to 4% as a pore-forming agent, and inorganic particles ranging from 2% to 6%, specifically montmorillonite clay or LTA zeolite nanoparticles, resulting in 15 different compositions. Their characteristics were determined and their performance in water treatment was evaluated using bench-scale tests using feed sourced from the Raia Olimpica at the University of Sao Paulo (USP). The method used for membrane production was dry-jet wet spinning, and the membranes were characterized in terms of external diameter, thickness, mechanical strength, hydrophilicity, porosity, morphology, permeability, rejecti.on, and zeta potential. The characterization results indicated a lack of statistical significance in most analyses; however, improvements in the properties investigated were observed, except for mechanical strength. Regarding water treatment performance, only the compositions with higher additive loads were subjected to evaluation, revealing reduced deposit formation on the doped hollow fiber membranes, although no statistical significance was noted among the results, potentially due to Type II statistical error. A slight reduction in the quality of the permeate was also observed with the use of additives. The tests suggest that modified hollow fiber membranes have potential applications in water treatment, particularly highlighting the addition of 2% polyethylene oxide and 6% zeolite, which yielded the best combined results.