Síntesis de membranas de fibra hueca de polisulfona / alúmina para tratamiento de agua en presencia de colorante azul índigo

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.10863

Palabras clave:

Alúmina; Polisulfona; Azul índigo; Tratamiento de aguas residuales.

Resumen

Motivados por necesidades tecnológicas y medioambientales, los procesos de separación por membranas han mostrado una gran mejora con respecto a las técnicas tradicionales. Estos beneficios fomentan la aplicación de separaciones por membranas y estimulan el desarrollo de procesos de purificación y esterilización en la industria farmacéutica y alimentaria en general. Además, se utilizan en el tratamiento de aguas para uso industrial o urbano, desalación, separación de gases, clarificación de jugos, hemodiálisis y en el tratamiento de efluentes. Esta última es la aplicación a la que está destinado este trabajo, especialmente en la separación de agua de tintes textiles, es decir, azul índigo. Así, se sintetizaron membranas de polisulfona en forma de fibra hueca, con niveles variables de alúmina, para su uso en el tratamiento de efluentes. Se evaluaron sus características morfológicas, hidrofilia, medidas de flujo y medidas de turbidez. Las membranas fueron producidas por el método de inversión de fase, vía extrusión en frío, inmersión - precipitación. Los resultados obtenidos por filtración indican que las partículas de alúmina pueden incrementar el flujo de agua mejorando la hidrofilia de la membrana. Por SEM se verificó una mayor cantidad de poros, de menor tamaño, con la inserción de alúmina en la polisulfona. Así, a través del análisis del Turbidímetro, la cantidad de partículas de azul índigo suspendidas en la membrana con alúmina fue menor, ya que los poros de estas son más pequeños y en mayor cantidad, generando una mayor remoción del tinte. Así, con el aumento del contenido de alúmina, se mejoró la separación entre el agua y el colorante azul índigo.

Citas

Ahn, J., Chung, W. J., Pinnau, I., & Guiver, M. D. (2008). Polysulfone/silica nanoparticle mixed-matrix membranes for gas separation. Journal of Membrane Science, 314(1–2), 123–133. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2008.01.031

Alexandre, M., & Dubois, P. (2000). Polymer-layered silicate nanocomposites: Preparation, properties and uses of a new class of materials. Materials Science and Engineering R: Reports, 28(1), 1–63. https://doi.org/10.1016/S0927-796X(00)00012-7

Anadão, P., Sato, L. F., Wiebeck, H., & Valenzuela-Díaz, F. R. (2010). Montmorillonite as a component of polysulfone nanocomposite membranes. Applied Clay Science, 48(1–2), 127–132. https://doi.org/10.1016/j.clay.2009.12.011

Barbosa Ferreira, R. da S., Salviano, A. F., Lima Oliveira, S. S., Araújo, E. M., Medeiros, V. da N., & Lira, H. de L. (2019). Treatment of effluents from the textile industry through polyethersulfone membranes. Water (Switzerland), 11(12). https://doi.org/10.3390/w11122540

Bertotto, R., Duarte, J., Santos, V. dos, Zeni, M., & Bergmann, C. P. (2018). Análise do comportamento de membranas cerâmicas de α-alumina/Pd para separação de gases a temperatura ambiente e baixas pressões. Cerâmica, 64(372), 477–484. https://doi.org/10.1590/0366-69132018643722338

Bidsorkhi, H. C., Riazi, H., Emadzadeh, D., Ghanbari, M., Matsuura, T., Lau, W. J., & Ismail, A. F. (2016). Preparation and characterization of a novel highly hydrophilic and antifouling polysulfone/nanoporous TiO2nanocomposite membrane. Nanotechnology, 27(41). https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/41/415706

Botvay, A., Máthé, Á., Pöppl, L., Rohonczy, J., & Kubatovics, F. (1999). Preparation and characterization of brominated polyethersulfones. Journal of Applied Polymer Science, 74(1), 1–13. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19991003)74:1<1::AID-APP1>3.0.CO;2-7

Buruga, K., Song, H., Shang, J., Bolan, N., Jagannathan, T. K., & Kim, K.-H. (2019). A review on functional polymer-clay based nanocomposite membranes for treatment of water. Journal of Hazardous Materials, 379, 120584. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.04.067

Chen, J., Shen, L., Zhang, M., Hong, H., He, Y., Liao, B. Q., & Lin, H. (2016). Thermodynamic analysis of effects of contact angle on interfacial interactions and its implications for membrane fouling control. Bioresource Technology, 201, 245–252. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.11.063

Habert, A. C., Borges, C. P., & Nobrega, R. (2006). Processos de Separação por Membranas. In e-papers (1st ed.). Retrieved from 200.144.189.97/phd/LeArq.aspx?id_arq=4539

Homayoonfal, M., Mehrnia, M. R., Rahmani, S., & Mohades Mojtahedi, Y. (2015). Fabrication of alumina/polysulfone nanocomposite membranes with biofouling mitigation approach in membrane bioreactors. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 22, 357–367. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.07.031

Jamshidi Gohari, R., Lau, W. J., Matsuura, T., & Ismail, A. F. (2013). Fabrication and characterization of novel PES/Fe-Mn binary oxide UF mixed matrix membrane for adsorptive removal of As(III) from contaminated water solution. Separation and Purification Technology, 118, 64–72. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2013.06.043

Lenntech. (2019). Water treatment and air purification. Retrieved August 20, 2019, from https://www.lenntech.com/ceramic-membranes.htm

Maximous, N., Nakhla, G., Wan, W., & Wong, K. (2009). Preparation, characterization and performance of Al2O3/PES membrane for wastewater filtration. Journal of Membrane Science, 341(1–2), 67–75. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.05.040

Meksi, N., Kechida, M., & Mhenni, F. (2007). Cotton dyeing by indigo with the borohydride process: Effect of some experimental conditions on indigo reduction and dyeing quality. Chemical Engineering Journal, 131(1–3), 187–193. https://doi.org/10.1016/j.cej.2007.01.001

Mulder, M. (1991). Basic Principles of Membrane Technology. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

Nakatsuka, S., Nakate, I., & Miyano, T. (1996). Drinking water treatment by using ultrafiltration hollow fiber membranes. Desalination, 106(1–3), 55–61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(96)00092-6

Palacio, L., Calvo, J. I., Prádanos, P., Hernández, A., Väisänen, P., & Nyström, M. (1999). Contact angles and external protein adsorption onto UF membranes. Journal of Membrane Science, 152(2), 189–201. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(98)00203-8

Rambabu, K., Bharath, G., Monash, P., Velu, S., Banat, F., Naushad, M., & Loke Show, P. (2019). Effective treatment of dye polluted wastewater using

nanoporous CaCl2 modified polyethersulfone membrane. Process Safety and Environmental Protection, 124, 266–278. https://doi.org/10.1016/j.psep.2019.02.015

Rodrigues, R., Mierzwa, J. C., & Vecitis, C. D. (2019). Mixed matrix polysulfone/clay nanoparticles ultrafiltration membranes for water treatment. Journal of Water Process Engineering, 31(2), 100788. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2019.100788

Santos Filho, E. A. dos, Medeiros, K. M. de, Araújo, E. M., Ferreira, R. da S. B., Oliveira, S. S. L., & Medeiros, V. da N. (2019). Membranes of polyamide 6/clay/salt for water/oil separation. Materials Research Express, 6(10), 105313. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3754

Tizchang, A., Jafarzadeh, Y., Yegani, R., & Khakpour, S. (2019). The effects of pristine and silanizes nanodiamond on the performance of polysulfone membranes for wastewater treatment by MRB system. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(6), 30. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103447

Turken, T., Sengur-Tasdemir, R., Ates-Genceli, E., Tarabara, V. V., & Koyuncu, I. (2019). Progress on reinforced braided hollow fiber membranes in separation technologies: A review. Journal of Water Process Engineering, 32(May), 100938. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2019.100938

Vatanpour, V., Madaeni, S. S., Moradian, R., Zinadini, S., & Astinchap, B. (2011). Fabrication and characterization of novel antifouling nanofiltration membrane prepared from oxidized multiwalled carbon nanotube/polyethersulfone nanocomposite. Journal of Membrane Science, 375(1–2), 284–294. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.055

Xu, Y., Goh, K., Wang, R., & Bae, T. H. (2019). A review on polymer-based membranes for gas-liquid membrane contacting processes: Current challenges and future direction. Separation and Purification Technology, 229(July), 115791. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115791

Yan, L., Li, Y. S., & Xiang, C. B. (2005). Preparation of poly(vinylidene fluoride)(pvdf) ultrafiltration membrane modified by nano-sized alumina (Al2O3) and its antifouling research. Polymer, 46(18), 7701–7706. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2005.05.155

Yuan, H. G., Liu, Y. Y., Liu, T. Y., & Wang, X. L. (2017). Self-standing nanofilms of polysulfone doped with sulfonated polysulfone via solvent evaporation for forward osmosis. Journal of Membrane Science, 523, 567–575. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.09.034

Publicado

07/01/2021

Cómo citar

SILVA , A. F. P. da .; ARAÚJO , E. M. .; LIRA, H. de L. .; FERREIRA, R. da S. B. .; MEDEIROS, V. da N. .; OLIVEIRA, S. S. L. . Síntesis de membranas de fibra hueca de polisulfona / alúmina para tratamiento de agua en presencia de colorante azul índigo. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 1, p. e18610110863, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i1.10863. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/10863. Acesso em: 1 jul. 2024.

Número

Sección

Ingenierías