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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2021.tde-31052021-105733
Document
Author
Full name
Lilian Aparecida Fiorini Vermeersch
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2021
Supervisor
Committee
Silva, Caio Marcio Paranhos da (President)
Corrêa, Daniel Souza
Cruz, Sandra Andrea
Oliveira, Renata Nunes
Windmoller, Dario
Title in Portuguese
Desenvolvimento de membranas assimétricas de polieterimida e estudo comparativo pós modificação bioinspirada
Keywords in Portuguese
membrana assimétrica
membrana porosa
modificação bioinspirada
polidopamina
separação de gases
Abstract in Portuguese
Nos últimos anos os processos de separação por membranas se tornaram muito interessantes para o setor industrial, principalmente no âmbito financeiro. Membranas poliméricas são frequentemente empregadas nesses processos por possuírem estabilidade térmica e química, propriedades que conferem versatilidade a esses materiais. Nos processos de separação de gases, especificamente, se avalia a performance através da seletividade, que compara a permeabilidade da membrana em relação aos gases permeados. A obtenção de membranas poliméricas que atendam às necessidades de permeabilidade e seletividade, requeridas nas aplicações, ainda é um dos desafios da etapa de produção destes materiais. O presente trabalho teve como um dos objetivos investigar a influência de diferentes variáveis na produção de membranas a partir da técnica de inversão de fases. Para este fim um planejamento experimental foi empregado para delinear as condições de obtenção de membranas à base de polieterimida (PEI). Em etapa seguinte, foram procedidas caracterizações de morfologia por microscopia eletrônica de varredura, de ângulo de contato e das propriedades de transporte por permeação de vapor de água, e seletividade do par gasoso O2/CO2. Os resultados de permeabilidade e seletividade foram avaliados através de tratamento estatístico com a finalidade de apontar a membrana mais adequada para ser submetida a um procedimento de modificação de superfície, com o objetivo de avaliar possíveis posteriores impactos nas suas propriedades. A amostra PEI 3, que apresentou a segunda maior taxa de transporte de vapor de água e seletividade ao par gasoso O2/CO2 mediana, entre as membranas produzidas, se apresentou a melhor opção para ser submetida à etapa de modificação bioinspirada: recobrimento com polidopamina. As mesmas caracterizações de transporte supracitadas foram realizadas para as membranas modificadas e a avaliação da influência deste procedimento na performance da membrana foi procedido, permitindo concluir que ocorre alteração no sentido de aumento das taxas de permeação e seletividade.
Title in English
Devepolment of polyetherimide asymmetric membranes and comparative study after bioinspired modification
Keywords in English
asymmetric membrane
bioinspired modification
gas separation
polydopamine
porous membrane
Abstract in English
In the last years membrane separation processes became very interesting for the industry, manly for the financial scope. Polymer membranes are frequently employed in these processes because of its thermal and chemical estability that make them verstile materials. The performance of gas membrane separation processes is proceeded throught seletivity measurement, that analyse the permeability of membrane for gases. A challenge in the production of polymeric membrane is achieve good permeability and selectivity in the same material, in order to attend applications needs. One of the objectives of this work was investigated the influence of production stage variables on the membranes morphology. The method choose was the phase inversion and one experimental design was performed to delineate the conditions to obtain membranes of polyetherimide. In the next step was performed the following carcterizations: Scanning eletronic microscopy (SEM), contact angle (CA), water vapour transmition (WVT) and seletivity of the gaseous pair oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2). The results obtained for transport analisys received a statistical treatment in order to point the best sample to be used in the second step of this work: a bioinspired modification throught surface polydopamine deposition. The sample PEI 3 that presented the second larger WVT rate and median selectivity was choosen for this purpose. Finally results of transport analisys selectivity of the gaseous pair oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2) for non modifyed and modifyed membranes were compared and was possible to conclude that the surface modification promotes increase in WVT rates and selectivity.
 
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Publishing Date
2021-06-01
 
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