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Campo DCValorLengua/Idioma
dc.creatorSilva, Jessica Gatti-
dc.date.accessioned2025-09-12T23:55:26Z-
dc.date.available2025-09-12T23:55:26Z-
dc.date.issued2025-08-14-
dc.identifier.citationSILVA, Jessica Gatti. Produção de membranas poliméricas com material de reuso e aplicações. 2025. 102 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.503.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46803-
dc.description.abstractThis study presents an innovative and sustainable approach to developing polymeric membranes from waste materials, aiming to combat the growing generation of solid waste. The research focused on producing membranes from residual cellulose acetate (AC) from unused cigarette filters and polyethylene terephthalate (PET) from plastic bottles. The AC membranes were modified with the addition of anionic and cationic resins, and the PET membranes were modified with the addition of biopolymers: gum arabic (GA) (1%, 3%, 5%, 7.5%, and 10%) and gum karaya (GK) (1%, 3%, 5%, and 7.5%). The produced AC membranes showed a porous morphology similar to non-residual AC membranes, but they had structural failure and ruptured during permeability tests, which made it unfeasible to continue the assays. Due to this limitation, the studies focused on using PET, which proved to be a more suitable material for the proposed soluble medium separation applications due to its higher mechanical resistance and greater availability as waste. The incorporation of the gums into the PET membranes had a significant effect on the material's properties. Scanning electron microscopy (SEM) analyses showed that adding 1% and 3% of GA preserved a well-defined porous structure, while higher concentrations (5%, 7.5%, and 10%) resulted in unfavorable morphological changes, with less interconnected pores and higher density. Micrographs of the membranes with GK revealed a less homogeneous and potentially more fragile structure, with many voids and low density, which was confirmed by the permeability analysis. The permeability of the PET membranes was enhanced with the addition of GA. The membrane with 5% GA (PGA5) reached a maximum of 157.70 L/h m2, but higher concentrations led to a decrease in permeability. The modification with both natural gums also reduced the PET membrane's hydrophobicity, with the contact angle of the pure membrane (94.00°) decreasing to 33.90∘ with the addition of 7.5% GA. Mechanical resistance was improved with the addition of GA, and the PGA3 membrane (3% GA) showed an elongation of 33%, surpassing that of pure PET (20.40%). The GA-modified membranes were more effective for the proposed application than the GK-modified ones. In hydraulic performance tests for water treatment, with a lignin contaminant solution rejection test at 100 mg/L, the PGA3 membrane showed a high flux recovery rate (between 93.55% and 97.30%) and a low irreversible fouling index (from 2.70% to 6.45%). In the rejection tests, the PGA3 membrane was able to retain between 85.34% and 93.10% of the turbidity, which was significantly higher than the pure PET membrane (65.52% to 74.14%). The electrical conductivity analysis confirmed that the separation occurred by ultrafiltration, retaining suspended solids and allowing the passage of low molecular weight species. In conclusion, modifying residual PET membranes with gum arabic is a promising strategy for developing materials with enhanced properties for liquid medium separation processes. The formulation with 3% gum arabic (PGA3) was the most balanced, ideally combining permeability, hydrophilicity, mechanical resistance, and performance in contaminant rejection. This approach contributes to the valorization of plastic waste, promoting the circular economy and offering a sustainable solution for water treatment and other environmental challenges.pt_BR
dc.description.sponsorshipPesquisa sem auxílio de agências de fomentopt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectMembranas poliméricaspt_BR
dc.subjectResíduospt_BR
dc.subjectAcetato de celulosept_BR
dc.subjectPolitereftalato de etilenopt_BR
dc.subjectGoma arábicapt_BR
dc.subjectGoma karayapt_BR
dc.titleProdução de membranas poliméricas com material de reuso e aplicaçõespt_BR
dc.title.alternativeProduction of polymeric membranes with reusable material and applicationspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Cardoso, Vicelma Luiz-
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dc.contributor.advisor1Resende, Miriam Maria de-
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dc.contributor.referee1Santos, Libia Diniz-
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dc.contributor.referee2Furtini, Josy Anteveli Osajima-
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dc.contributor.referee3Vieira, Patricia Angelica-
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dc.contributor.referee4Lemos, Diego Andrade-
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dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoO presente estudo apresenta uma abordagem inovadora e sustentável para o desenvolvimento de membranas poliméricas a partir de materiais residuais, visando combater a crescente geração de resíduos sólidos. A pesquisa se concentrou na produção de membranas a partir de acetato de celulose (AC) residual de filtros de cigarro inutilizados e de politeraftalato de etileno (PET) de garrafas plásticas. As membranas de AC foram modificadas com a adição de resinas aniônicas e catiônicas e as membranas de PET foram modificadas com a adição de biopolímeros: goma arábica (GA) (1%, 3%, 5%, 7,5% e 10%) e a goma karaya (GK) (1%, 3%, 5% e 7,5%). As membranas de AC produzidas apresentaram uma morfologia porosa similar à de membranas de AC não residual, mas falharam estruturalmente e sofreram rupturas durante os testes de permeabilidade, o que inviabilizou a continuidade dos ensaios. Devido a essa limitação, os estudos foram focados no uso do PET, que demonstrou ser um material mais adequado para as aplicações de separação em meio solúvel propostas, com maior resistência mecânica e pela grande disponibilidade como resíduo. A incorporação das gomas nas membranas de PET teve um efeito significativo nas propriedades do material. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que a adição de 1% e 3% de GA preservou uma estrutura porosa bem definida, enquanto concentrações mais elevadas (5%, 7,5% e 10%) resultaram em alterações morfológicas desfavoráveis, com poros menos interconectados e maior densidade. As micrografias das membranas com GK revelaram uma estrutura menos homogênea e potencialmente mais frágil, comprovada pela análise de permeabilidade, com muitos vazios e baixa densidade. A permeabilidade das membranas de PET foi aprimorada com a adição de GA. A membrana com 5% de GA (PGA5) atingiu um máximo de 157,70 L/h m2, no entanto, concentrações superiores levaram a uma diminuição da permeabilidade. A modificação com ambas as gomas naturais também reduziu a hidrofobicidade da membrana de PET, com o ângulo de contato da membrana pura (94,00∘) diminuindo para 33,90∘ com a adição de 7,5% de GA. A resistência mecânica foi aprimorada com a adição de GA, e a membrana PGA3 (3% de GA) apresentou um alongamento de 33%, superando a de PET puro (20,40%). Com isso, as membranas modificadas com GA se mostraram mais eficazes para a aplicação proposta do que as de GK. Nos testes de desempenho hidráulico para tratamento de água, com teste de rejeição de solução contaminante de lignina a 100mg/L, a membrana PGA3 demonstrou uma alta taxa de recuperação de fluxo (entre 93,55% e 97,30%) e um baixo índice de fouling irreversível (de 2,70% a 6,45%). Nos testes de rejeição, a membrana PGA3 foi capaz de reter entre 85,34% e 93,10% da turbidez, o que foi significativamente superior à de PET puro (65,52% a 74,14%). A análise de condutividade elétrica confirmou que a separação ocorreu por ultrafiltração, retendo sólidos suspensos e permitindo a passagem de espécies de baixo peso molecular. Em conclusão, a modificação de membranas de PET residual com goma arábica é uma estratégia promissora para o desenvolvimento de materiais com propriedades aprimoradas para processos de separação em meio líquido. A formulação com 3% de goma arábica (PGA3) foi a mais equilibrada, combinando de forma ideal permeabilidade, hidrofilicidade, resistência mecânica e desempenho na rejeição de contaminantes. Essa abordagem contribui para a valorização de resíduos plásticos, promovendo a economia circular e oferecendo uma solução sustentável para o tratamento de águas e outros desafios ambientais.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.sizeorduration102pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.503pt_BR
dc.crossref.doibatchid7c316d48-682e-4d5c-8c5c-10e7e9b45c09-
dc.subject.autorizadoEngenharia químicapt_BR
dc.subject.autorizadoAcetato de celulosept_BR
dc.subject.autorizadoÁguas residuais - Purificaçãopt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos.pt_BR
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