Produção escalonada de óxido de grafeno: avanços na síntese, purificação automatizada e desenvolvimento de membranas para tratamento de água - Dias, Matheus Santos (2025)
A transição do óxido de grafeno (GO) de uma curiosidade laboratorial para um material tecnológico estratégico depende da capacidade de produzi-lo e purificá-lo de maneira efi ciente, reprodutível e em larga escala. Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma rota tecnológica integrada para a produção de GO em escala pré-piloto, abrangendo desde a síntese química otimizada e o escalonamento controlado até a purificação automatizada e a aplicação do material em membranas avançadas para tratamento de água. Inicialmente, é abordada a ampliação do método de Hummers, partindo de protocolos de bancada para reatores controlados, com análise detalhada dos desafios de engenharia e das questões de qualidade associadas ao aumento de escala do processo. Em seguida, foi projetado um sistema de purificação totalmente automatizado e escalável, integrando módulos híbridos de diálise e filtração por fluxo tangencial, monitoramento em tempo real por sensores e controle avançado de processos. Este sistema permitiu uma redução significativa do tempo de processamento, do consumo de água e da intervenção do operador, garantindo alta reprodutibilidade e pureza superior do material, comprovada por análises de condu tividade, ICP-OES e Cromatografia Iônica. Por fim, o GO purificado é empregado na fabricação de membranas lamelares para purificação de água, demonstrando elevado fluxo de permeado, rejeição iônica e estabilidade estrutural nos testes de filtração. A plata forma modular desenvolvida neste trabalho oferece uma solução tecnológica viável para a produção e aplicação industrial de GO, abordando desafios críticos de síntese, purificação e validação do nanomaterial. Os resultados destacam o potencial do GO como material estratégico para o desenvolvimento de tecnologias avançadas de separação, contribuindo para a escalabilidade e maturidade tecnológica dos derivados de grafeno.