Influência da espessura nas propriedades de membranas de blendas de poli(éter éter cetona) sulfonado

Abstract

As mais diversas atividades industriais contribuem para a poluição e descarte inadequado de resíduos no meio ambiente. Esses resíduos devem ser tratados e, se possível, reutilizados no processo produtivo. A eletrodiálise é uma técnica de separação por membranas que se mostra promissora no tratamento de efluentes contendo sais metálicos, pois permite recuperar a água e os sais permitindo sua reutilização. Este trabalho investigou a influência da variação de espessura da membrana com polímero puro e também com a preparação de uma blenda do polímero original com um segundo polímero com grau de sulfonação mais baixo, a fim de verificar sua influência na estabilidade dimensional do filme formado. Dois tipos de poli(éter éter cetona) (PEEK), com diferentes massas moleculares (PEEK Victrex 450PF e PEEK Victrex 150PF) foram sulfonados e foram obtidos graus de sulfonação (GS) diferentes, 69% e 50%, respectivamente. Oito membranas foram confeccionadas via dissolução em solvente a partir dos poli(éter éter cetona) sulfonados (SPEEK) resultantes, sendo duas apenas com SPEEK 450, e as demais com percentuais de SPEEK 150 de 10, 20 e 30%, quatro delas na espessura de 80µm e as outras quatro com 160 µm aproximadamente. Após passar por tratamento ácido, as propriedades eletroquímicas e o desempenho na eletrodiálise foram comparados com as membranas comerciais HDX 100, da Hidrodex, e Nafion 117, da DuPont. As membranas foram avaliadas em relação ao percentual de absorção de água, condutividade iônica por impedância eletroquímica, capacidade de troca iônica, análise termogravimétrica, espectroscopia no infravermelho e, posteriormente, ensaios de eletrodiálise. As blendas de membranas apresentaram valores de inchamento menores do que a membrana SPEEK pura em ambas as espessuras. A condutividade iônica e capacidade de troca iônica seguiram a mesma tendência, nas quais as membranas SPEEK 10%, SPEEK 20% e SPEEK 30% apresentaram valores menores para ambas as espessuras em comparação com a SPEEK 450 em ambas as espessuras. Nos ensaios de eletrodiálise as blendas contendo 20 e 30% do SPEEK 150 apresentaram um transporte percentual de sódio maior do que a membrana de SPEEK 450 para ambas as espessuras.

The most diverse industrial activities contribute to pollution and inadequate environment waste disposal. These residues must be treated and, if possible, reused in production process. Electrodialysis is a membrane separation technique that is promising in metallic salts effluents treatment, as it allows the recovery of water and salts, allowing their reuse. This work investigated the influence of the thickness variation of the membrane with pure polymer, and also with preparation of a blend of the original polymer with a second polymer with a lower degree of sulfonation, in order to verify its influence on the dimensional stability of the formed film. Two types of poly(ether ether ketone) (PEEK), with different molecular masses (PEEK Victrex 450PF and PEEK Victrex 150PF) were sulfonated and obtained two different sulfonation degrees (SD), 69% and 50%, respectively. Eight membranes were made via solvent dissolution from the resulting sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEKs), two only with SPEEK 450 and six with 10, 20 and 30% of SPEEK 150. Four membranes were prepared with a thickness of around 80 µm and the other 4 with approximately 160 µm. After undergoing acid treatment, the electrochemical properties and electrodialysis performance were compared with commercial membranes HDX 100, from Hidrodex, and Nafion 117, from DuPont. They were evaluated to water absorption, ionic conductivity by electrochemical impedance, ion exchange capacity, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and electrodialysis tests. The membrane blends showed lower swelling values than the SPEEK membrane in both thicknesses. The ionic conductivity and ion exchange capacity followed the same trend, in which the membranes SPEEK 10%, SPEEK 20% and SPEEK 30% showed lower values for both thicknesses compared to SPEEK 450, also in both thickness. In electrodialysis, the blends containing 20 and 30% of SPEEK 150 showed a higher percentage transport of sodium than the SPEEK 450 membrane for both thicknesses.