Síntese e caracterização de membranas de quitosana para uso em osmose direta

Abstract

A osmose direta é um processo que visa a concentração de soluções, sendo um processo bastante antigo, porém pouco explorado comercialmente e por isso poucas membranas comerciais estão disponíveis. A quitosana é produto da quitina que é um resíduo da indústria pesqueira e possui propriedades atraentes para aplicação nos processos de separação por membranas. Este trabalho foi desenvolvido com o propósito de suprir esta deficiência em membranas específicas de osmose direta e aliar as boas propriedades da quitosana na síntese de membranas biodegradáveis. Membranas de quitosana de alta e de baixa viscosidade foram sintetizadas pelo método de inversão de fases por evaporação do solvente, para uso em processos de osmose direta. Análises das matérias-primas foram realizadas para caracterizá-las e facilitar a comparação em trabalhos futuros, são elas: purificação da quitosana, viscosidade intrínseca [η] e massa molar volumétrica (Mv), grau de desacetilação e difração de raios-X. Para as membranas, os ensaios de caracterização foram: microscopia eletrônica de varredura, seletividade e permeabilidade hidráulica. As membranas foram separadas em dois grupos: de alta e baixa viscosidade reticuladas (Quit AR e Quit BR) e de alta e baixa viscosidade não reticuladas (Quit ANR e Quit BNR). A microscopia eletrônica de varredura permitiu verificar que as membranas sintetizadas apresentavam bom espalhamento da camada seletiva, com ausência de falhas ou depósitos. Quanto à seletividade, foram testados o cloreto de sódio, sulfato de magnésio, etanol e glicose como agentes osmóticos, todos na mesma pressão osmótica de 50 bar. As membranas não se mostraram seletivas ao NaCl e ao MgSO4, já para o etanol e a glicose a membrana apresentou seletividade Todos os ensaios de permeabilidade foram realizados em equipamento de osmose direta de bancada com o etanol na concentração de 50% (v/v), pois ele permite produzir soluções em altas concentrações sem alterações significativas de sua viscosidade. A membrana de Quit AR apresentou o melhor fluxo dentre as testadas e menor espessura. Observando os resultados da membrana Quit BR foi possível constatar que esta obteve uma espessura de quase o dobro da Quit AR, porém seu fluxo não caiu na mesma proporção. As membranas de quitosana reticulada apresentaram melhor fluxo que a membrana comercial de acetato de celulose (Hydration Tecnology Innovations - HTI), para as condições dos ensaios de permeabilidade. Os resultados obtidos demonstram que a síntese de membranas utilizando quitosana tem potencial para aplicações em processos de osmose direta, no entanto estudos mais aprofundados são necessários para estabelecer as condições mais apropriadas de síntese e entender os fenômenos envolvidos. Propõe-se que sejam realizadas, futuramente, melhorias na síntese das membranas visando à redução da espessura da camada seletiva que proporcionará aumento do fluxo de permeado, além de estudos sobre o grau de reticulação, uso de aditivos e outros tipos de suportes, uma vez que estes têm grande influência no processo de OD.