Desenvolvimento de pré-filtros de água a partir de membranas eletrofiadas de PVDF-HFP com superfície funcionalizada para adsorção de Cr(VI) - Dognani, Guilherme [UNESP] (2020)
O consumo mundial de água tem aumentado em cerca de 1% ao ano desde a década de 1980 devido à combinação do rápido crescimento populacional, do desenvolvimento socioeconômico e das mudanças nos padrões de consumo da população mundial. Hoje, cerca de 2 bilhões de pessoas vivem em países que sofrem alto estresse hídrico sem o acesso a água limpa, devido aos altos índices de poluição. Assim, a crise atual deixa de ser apenas relacionada à quantidade disponível e passa a ocupar patamares alarmantes em relação à qualidade da água consumida. Neste sentido, novos materiais estão sendo desenvolvidos afim de descontaminar/remediar fontes de água com diferentes tipos de contaminantes. Neste trabalho, foram produzidas membranas porosas de PVDF-HFP por meio de eletrofiação, estudando a variação de parâmetros e a relação do tempo na densidade de fibras e então testes de adsorção foram realizados. Inicialmente o estudo dos parâmetros foi realizado a fim de produzir materiais com propriedades para aplicação em membranas de destilação, filtração e adsorção. As membranas eletrofiadas foram recobertas com polianilina (PAni) por meio da polimerização in situ em sua superfície a fim de criar uma membrana com capacidade de remoção de íons cromato de meios aquosos. A morfologia e estrutura das membranas foram avaliadas antes e após o recobrimento da superfície com polianilina; os resultados mostram o sucesso do processo de polimerização in situ na deposição de moléculas de PAni nas nanofibras de PVDF-HFP. As membranas de alta porosidade e área superficial foram então testadas quanto sua capacidade de remoção de íons cromato e dicromato de meio aquoso em altas e baixas concentrações. Os testes de adsorção estática mostraram a eficiência na remoção dos íons metálicos, encontrando uma capacidade de adsorção de aproximadamente 15 mg/g; a capacidade de remoção foi também avaliada em função do valor do pH e do tempo de adsorção. Testes dinâmicos de adsorção em diferentes vazões e volumes de solução de cromo foram também realizados. O estudo de dessorção confirmou ainda a reciclabilidade da membrana PVDF-HFP/PAni, mostrando uma eficiência superior a 70%, mesmo após 5 ciclos de utilização. Quando testado em baixas concentrações, que buscam simular efluentes industriais descartados em córregos e rios, a membrana PVDF-HFP/PAni teve uma eficiência de remoção de espécies de Cr(VI) acima de 80% quando em concentrações de até 0,3 mg/L. Para estas baixas concentrações do contaminante o processo de adsorção ocorreu de forma espontânea e exotérmica. Por fim a eficiência das membranas foi avaliada por meio de teste de viabilidade celular para células de peixe expostas à solução de Cr(VI) após o processo de adsorção, aumentando em torno de 19% a viabilidade de células. Diante das caracterizações realizadas e dos estudos de adsorção, dessorção e viabilidade celular, conclui-se que a membrana desenvolvida neste trabalho se mostra como um material de potencial aplicação em descontaminação de águas, adsorvendo espécies aniônicas de cromo presente em meio aquoso, promovendo um ambiente aquático mais seguro para espécies que vivem ou utilizam de alguma forma estas águas.