Membranas filtrantes de nanofibras produzidas pelo processo de electrospinning
Autor: Ígor Severo Gonçalves (Currículo Lattes)
Resumo
As membranas atuam como barreira na separação de duas fases distintas, geralmente sob uma força motriz como pressão ou gradiente de concentração. As membranas apresentam vantagens frente aos outros tipos de processos convencionais de separação, como baixo custo energético e de operação e alto rendimento do processo. São utilizadas no tratamento de resíduos, purificação e clarificação de água, concentração de compostos e bioprodutos. Membranas a partir de nanofibras poliméricas possuem estrutura interligada de poros que proporcionam a sua utilização na tecnologia de separações. Membranas podem ser desenvolvidas por electrospinning pois é possível a produção de nanofibras que variam o diâmetro e tamanho de poro entre escala nano e micrométrica. Este processo envolve a aplicação de um campo elétrico induzido por uma fonte de alimentação de alta tensão entre a solução polimérica e coletor. Nanofibras poliméricas são definidas como fibras sólidas que possuem uma dimensão em nanoescala apresentando características como elevada área superficial em relação ao volume, melhor desempenho mecânico e flexibilidade em comparação a qualquer outra forma do mesmo material. Assim, o objetivo deste estudo foi utilizar o processo de electrospinning para o desenvolvimento de membranas a partir de nanofibras poliméricas com potencial aplicação na separação de partículas. O polímero poliacrilonitrila (PAN) e modificações na taxa de alimentação, potencial elétrico, diferentes diâmetros de capilares e umidade relativa do ambiente foram estudados no desenvolvimento das nanofibras por electrospinning. Nanofibras de 580±57 nm de diâmetro foram obtidas a partir de 10 % de poliacrilonitrila, taxa de alimentação de 500 µL h-1, potencial elétrico de 12 kV, diâmetro de capilar de 0,70 mm e umidade relativa de 60 %. As propriedades térmicas não diferiram da forma granular para as nanofibras. As membranas de nanofibras resultaram em material nanoestruturado hidrofílico, com porosidade em torno de 79,5 %, elevado fluxo de água pura ~19500 L h-1 m-2 e resistência mecânica de 9,86±0,36 N. A eficiência de filtração foi obtida com a retenção total das microalgas de ~1,75 µm utilizando membrana de 146 µm de espessura. O processo de electrospinning proporciona a produção de membranas de nanofibras com potencial aplicabilidade na separação de microalgas em suspensão.