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Tipo do documento: Dissertação
Title: Tratamento de efluente de galvanoplastia empregando membranas poliméricas de troca iônica
Other Titles: Treatment of galvanoplasty effluent by employing polymeric membranes of ion exchange
Autor: Gonçalves, Bruna Cristina 
Primeiro orientador: Módenes, Aparecido Nivaldo
Primeiro coorientador: Ferrari, Leila Denise Fiorentin
Primeiro membro da banca: Módenes, Aparecido Nivaldo
Segundo membro da banca: Dragunski, Douglas Cardoso
Terceiro membro da banca: Almeida, Robson Luciano de
Resumo: Este trabalho teve por objetivo confeccionar membranas poliméricas de troca iônica e aplicá-las ao tratamento de efluente galvânico de niquelagem. Para tanto, blendas com composição de polietersulfona (PES), polisulfona (PSU), NaCl dissolvidas em N’N – dimetilformamida (DMF) e contendo e resina catiônica Purolite (RP), foram preparadas pela técnica de inversão de fases variando-se o tempo de evaporação do solvente (te de 0 e 60 s) e a temperatura do banho de não solvente (Tbanho de 25 e 40°C). As membranas foram caracterizadas morfologicamente em termos de Microscopia Eletronica de Varredura, (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), parâmetros de hidrofilicidade e pHpcz. Os testes de permeabilidade com o efluente foram realizados em uma célula de filtração dead end, em que forma avaliados a remoção de íons metálicos, carga orgânica, bem como percentual de fouling. A cinética e as isotermas de equilíbrio com uma solução de níquel (40 mg L-1) foram determinadas com a RP, objetivando a determinação da massa mínima necessária de resina a ser inserida sobre a blenda, visando o atendimento da legislação vigente. Os resultados mostraram que nas blendas preparadas com te de 60 s e Tbanho de 40 °C ocorreu um aumento do fluxo de permeado. Ainda, as membranas produzidas sem NaCl na composição e/ou com inserção de DMF no banho de coagulação foram as apresentaram as melhores remoções dos íons metálicos presentes no efluente. As caracterizações morfológicas e dinâmicas demonstraram que as membranas de troca iônica apresentaram maior hidrofilicidade, fluxo permeado e menor estabilidade térmica, quando comparadas às blendas controle. Nas condições especificadas no preparo das membranas, as imagens de MEV mostraram que todas as membranas são assimétricas. A inserção da resina ocasionou um pHpcz de 2,2, diferentemente da membrana controle, favorecendo assim o tratamento de efluentes contendo íons devido a superfície da blenda estar carregada negativamente. Os testes realizados na célula de filtração mostraram que a blenda catiônica deve estar posicionada de tal maneira, que a RP fique em contato direto com o efluente dentro do módulo. A isoterma de Sips demonstrou que são necessários inserir 2,2 g de RP sobre a blenda. As blendas de troca iônica conseguiram reduções médias dos íons Ni, Fe, Cu e Cr de 90, 80, 95 e 90 %, respectivamente, bem como 50% da carga orgânica do efluente, com um índice médio de fouling de 70%. O fluxo das blendas foi reestabelecido após a permeação do efluente. Desta forma, as membranas de troca iônica produzidas neste trabalho podem ser utilizadas no tratamento de efluente de galvanoplastia de niquelagem.
Abstract: The objective of this work was to prepare ionic exchange polymer membranes and apply them to the treatment of nickel plating effluent. For this purpose, blends with polyethersulfone (PES), polysulfone (PSU), NaCl dissolved in N'N- dimethylformamide (DMF) and containing cationic resin Purolite (RP), were prepared by the phase inversion technique of variability the evaporation time of the solvent (te 0 and 60 s) and the temperature of the non-solvent (Tnon-solvent 25 and 40°C). As membranes were characterized morphologically in terms of Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Exploration Calorimetry (DSC), hydrophilicity parameters and pHzpc. The permeability tests with the effluent were reached on a dead-end filtration cell, as well as the percentage of scale. The kinetics and equilibrium isotherms with a solution of nickel (40 mg L-1) were determined with the RP, aiming at a linear solution of data on the number of cases, with the objective of evaluating compliance of the current legislation. The results were that blends prepared with te 60s and Tnon-solvent 40°C had an increase in permeate flux. Furthermore, membranes produced without NaCl in the composition and/or with insertion of DMF in the coagulation bath were the ones with the best removal of the metal ions present in the effluent. The morphological and dynamic characterizations showed that the ion exchange membranes showed higher hydrophilicity, permeate flow and lower thermal stability when compared to the control blends. Under the conditions specified in the preparation of the membranes, SEM images showed that all membranes are asymmetric. The resin insertion caused a pHzpc of 2.2, differently from the control membrane, thus favoring the treatment of effluents containing ions because the surface of the blende was negatively charged. The tests carried out in the filtration cell showed that the cationic blends must be positioned in such a way that the RP is in direct contact with the effluent inside the module. The Sips isotherm demonstrated that it is necessary to insert 2,2g of RP on the blend. The ion exchange blends achieved average reductions of 90, 80, 95 and 90% Ni, Fe, Cu and Cr ions respectively, as well as 50% of the organic effluent load, with a mean fouling index of 70%. The flow of the blends was reestablished after permeation of the effluent. In this way, the ion exchange membranes produced in this work can be used in the treatment of electroplating nickel plating.
Keywords: Membrana polimérica
Troca iônica
Metais
Tratamento de efluente
Polymer membrane
Ion exchange
Metals
Treatment of effluent
CNPq areas: ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Campun: Toledo
Citation: GONÇALVES, Bruna Cristina. Tratamento de efluente de galvanoplastia empregando membranas poliméricas de troca iônica. 2019. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5117
Issue Date: 27-Feb-2019
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química (TOL)

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