Membranas de acetato de celulose derivadas de biomassa e modificadas com TiO2/óxido de grafeno para tratamento de emulsões de petróleo em água

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dc.contributor.advisor-co1Dalmaschio, Cleocir
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-3773-5786
dc.contributor.advisor1Freitas, Jair Carlos Checon de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4474-2474
dc.contributor.authorSchmidt, Djanyna Voegel de Carvalho
dc.contributor.referee1Machado, Marta Albuquerque
dc.contributor.referee2Cerqueira, Daniel Alves
dc.date.accessioned2025-02-28T20:42:50Z
dc.date.available2025-02-28T20:42:50Z
dc.date.issued2024-07-26
dc.description.abstractConsidering the environmental impact and health risks caused by oily wastewater in the petrochemical industry, it is crucial to develop more efficient separation techniques than traditional methods, such as membrane separation, for treating stable emulsions enriched with natural surfactants. This study investigated the preparation of dense cellulose acetate membranes from a low-cost biomass precursor (Luffa cylindrica) and their modification with graphene oxide and TiO2 nanoparticles, aiming to obtain a polymeric nanocomposite with good flow characteristics and selectivity for the treatment of oil/water emulsions. The obtained materials were characterized using techniques such as X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and infrared absorption spectroscopy, along with optical and scanning electron microscopy, among others. The results revealed cellulose with a crystallinity index of 83%, cellulose triacetate with a degree of acetylation of 2.64 and a molar mass of 38,722 g/mol, as well as graphene oxide with a high degree of oxidation and graphene oxide modified with TiO2 in its anatase form. The membranes were prepared using the phase inversion technique and modified with the mentioned nanostructured materials. Microscopy analyses revealed that the membranes with the addition of graphene oxide functionalized with TiO2 showed better interaction with the cellulose acetate matrix. The flow and rejection analyses with oil emulsion revealed that the cellulose acetate membrane exhibited 63% oil rejection but faced fouling issues. Membranes modified with graphene oxide improved flow, but selectivity was compromised due to lower compatibility of the material with the cellulose acetate matrix. Membranes modified with graphene oxide and TiO2 nanoparticles showed significant improvements in fouling resistance compared to unmodified membranes and those modified with graphene oxide. These enhanced properties highlight the potential of modified cellulose acetate membranes for application in industrial wastewater treatment.
dc.description.resumoConsiderando o impacto ambiental e os riscos à saúde causados pelas águas residuais oleosas na indústria petroquímica, é crucial desenvolver técnicas de separação mais eficientes do que os métodos tradicionais, como a separação por membranas, para o tratamento de emulsões estáveis enriquecidas com surfactantes naturais. Este estudo investigou a preparação de membranas densas de acetato de celulose a partir de um precursor de biomassa de baixo custo (Luffa cylindrica) e sua modificação com óxido de grafeno e nanopartículas de TiO2, visando obter um nanocompósito polimérico com boas características de fluxo e seletividade para o tratamento de emulsões óleo/água. Os materiais obtidos foram caracterizados utilizando técnicas como difração de raios-X, espectroscopia de ressonância magnética nuclear e espectroscopia de absorção no infravermelho, juntamente com microscopia óptica e eletrônica de varredura, entre outras técnicas. Os resultados obtidos revelaram a obtenção de celulose com índice de cristalinidade igual a 83%, a obtenção do triacetato de celulose com um grau de acetilação 2,64 e massa molar viscosimétrica de 38.722 g/mol, além de óxido de grafeno com alto grau de oxidação e óxido de grafeno modificado com TiO2 na forma anatase. As membranas foram preparadas pela técnica de inversão de fases e modificadas com os materiais nanoestruturados mencionados. As análises de microscopia revelaram que as membranas com adição de óxido de grafeno funcionalizado com TiO2 apresentaram melhor interação com a matriz de acetato de celulose. Os resultados das análises de fluxo e rejeição com emulsão de petróleo revelaram que a membrana de acetato de celulose apresentou 63% de rejeição ao petróleo, mas enfrenta problemas de incrustação. As membranas modificadas com óxido de grafeno melhoram o fluxo, mas a seletividade é prejudicada devido a menor compatibilidade do material com a matriz de acetato de celulose. As membranas modificadas com óxido de grafeno e nanopartículas de TiO2 mostraram melhorias significativas na resistência ao incrustamento em comparação com membranas não modificadas e as membranas modificadas com óxido de grafeno. Essas propriedades aprimoradas destacam o potencial de membranas de acetato de celulose modificadas para aplicação no tratamento de águas residuais industriais.
dc.description.sponsorshipFundação Espírito-santense de Tecnologia – FEST
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/18429
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectNanocompósito polimérico
dc.subjectAcetato de celulose
dc.subjectÓxido de grafeno
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleMembranas de acetato de celulose derivadas de biomassa e modificadas com TiO2/óxido de grafeno para tratamento de emulsões de petróleo em água
dc.title.alternativeBiomass-derived cellulose acetate membranes modified with TiO2/graphene oxide for crude oil-in-water emulsion treatment
dc.typemasterThesis
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