Publicação

New generation of polymer composite membranes for water purification

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A contaminação da água representa uma das maiores preocupações globais, levando a ameaças significativas à saúde humana, à biodiversidade do ecossistema e à economia mundial. Dentro dos contaminantes mais preocupantes, fármacos e metais pesados, como arsénio e crómio, representam uma preocupação adicional devido aos seus efeitos adversos na saúde humana. Para a sua remediação a adsorção, fotocatálise, e combinação de ambos os processos com a capacidade de filtração de membranas poliméricas, resultando em uma membrana nanocompósita (NCM, do inglês nanocomposite membrane), é considerada uma estratégia adequada. Nesse sentido, foram preparadas NCMs de poli (fluoreto de vinilideno – hexafluoropropileno) (PVDFHFP) com Y2(CO3)3 e Fe3O4, e avaliada a sua capacidade de dupla adsorção de As(III) e As(V). A NCM de Fe3O4/PVDF-HFP apresentou uma dupla afinidade para adsorção de As(III) e As(V), obtendo uma capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 93 e 137 mg/g, respetivamente. Uma NCM de UiO-66-NH2/PVDF-HFP demonstrou ser eficaz na adsorção de Cr(VI), obtendo uma Qmax de 60 mg/g em condições de pH neutras na presença de outros contaminantes, demonstrando a sua adequabilidade para a remoção de Cr(VI) de efluentes tratados em condições ambientais. A combinação de materiais ativos fotocatalíticos e adsorventes num substrato polimérico foi avaliada pela produção de NCMs multifuncionais. Foram obtidas eficiências de 57% na degradação de norfloxacina (NOR) sob radiação ultravioleta (UV), 80% sob radiação visível (VIS), e 93% na adsorção de As(V) usando uma membrana multifuncional de Y/Au-TiO2/PVDF-HFP. Uma NCM de Ag-TiO2/PVDF-HFP foi desenvolvida para a simultânea degradação de NOR e atividade antimicrobiana. Foram alcançadas eficiências de 64% sob UV e 81% sob radiação VIS, respetivamente, e a redução de bactérias foi comprovada. Um filtro nanocompósito (NCF, do inglês nanocomposite filter) de Y/Fe3O4/PVDF-HFP foi implementado num reator, de forma a combinar processos de adsorção e separação por membrana. Este sistema obteve Qmax de 102 e 213 mg/g para As(III) e As(V), respetivamente. Além disso, o NCF mostrou ser eficaz na remoção de As(III) e As(V) em efluentes reais tratados. Assim, este trabalho representa uma abordagem direta, eficaz, ambientalmente correta, e de baixo custo, para ser aplicada na remoção a longo prazo de contaminantes de preocupação emergente, em processos contínuos de remediação de água, em fontes de efluentes em condições reais.
Autores principais:	Salazar, Higino de Barros Machado Martins
Assunto:	Adsorção Fotocatálise Membranas nanocompósitas Metais pesados Remediação de água Adsorption Heavy metals Nanocomposite membranes Photocatalysis Water remediation Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos Materiais
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	A contaminação da água representa uma das maiores preocupações globais, levando a ameaças significativas à saúde humana, à biodiversidade do ecossistema e à economia mundial. Dentro dos contaminantes mais preocupantes, fármacos e metais pesados, como arsénio e crómio, representam uma preocupação adicional devido aos seus efeitos adversos na saúde humana. Para a sua remediação a adsorção, fotocatálise, e combinação de ambos os processos com a capacidade de filtração de membranas poliméricas, resultando em uma membrana nanocompósita (NCM, do inglês nanocomposite membrane), é considerada uma estratégia adequada. Nesse sentido, foram preparadas NCMs de poli (fluoreto de vinilideno – hexafluoropropileno) (PVDFHFP) com Y2(CO3)3 e Fe3O4, e avaliada a sua capacidade de dupla adsorção de As(III) e As(V). A NCM de Fe3O4/PVDF-HFP apresentou uma dupla afinidade para adsorção de As(III) e As(V), obtendo uma capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 93 e 137 mg/g, respetivamente. Uma NCM de UiO-66-NH2/PVDF-HFP demonstrou ser eficaz na adsorção de Cr(VI), obtendo uma Qmax de 60 mg/g em condições de pH neutras na presença de outros contaminantes, demonstrando a sua adequabilidade para a remoção de Cr(VI) de efluentes tratados em condições ambientais. A combinação de materiais ativos fotocatalíticos e adsorventes num substrato polimérico foi avaliada pela produção de NCMs multifuncionais. Foram obtidas eficiências de 57% na degradação de norfloxacina (NOR) sob radiação ultravioleta (UV), 80% sob radiação visível (VIS), e 93% na adsorção de As(V) usando uma membrana multifuncional de Y/Au-TiO2/PVDF-HFP. Uma NCM de Ag-TiO2/PVDF-HFP foi desenvolvida para a simultânea degradação de NOR e atividade antimicrobiana. Foram alcançadas eficiências de 64% sob UV e 81% sob radiação VIS, respetivamente, e a redução de bactérias foi comprovada. Um filtro nanocompósito (NCF, do inglês nanocomposite filter) de Y/Fe3O4/PVDF-HFP foi implementado num reator, de forma a combinar processos de adsorção e separação por membrana. Este sistema obteve Qmax de 102 e 213 mg/g para As(III) e As(V), respetivamente. Além disso, o NCF mostrou ser eficaz na remoção de As(III) e As(V) em efluentes reais tratados. Assim, este trabalho representa uma abordagem direta, eficaz, ambientalmente correta, e de baixo custo, para ser aplicada na remoção a longo prazo de contaminantes de preocupação emergente, em processos contínuos de remediação de água, em fontes de efluentes em condições reais.