INIQUI   05448
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES PARA LA INDUSTRIA QUIMICA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Análisis morfológico y propiedades de transporte en membranas asimétricas de acetato de celulosa.
Autor/es:
ROMERO DONDIZ, ESTELA M.; ALMAZÁN, JORGE E.; RAJAL, VERÓNICA B.; CASTRO VIDAURRE, ELZA F.
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; VI Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2010
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Ingenieros Químicos
Resumen:
Introducción A partir de la década de 70´s surgieron como una alternativa a los procesos tradicionales de separación, aquellos que utilizan membranas; éstos presentan múltiples ventajas, tales como: alta selectividad, simplicidad de operación y de cambio de escala, ahorro de energía, entre otros.   Una membrana es una barrera selectiva entre dos fases; donde su eficiencia depende de la morfología de la misma y se evalúa mediante la selectividad y el flujo de un componente a través de la misma [1].   Las membranas de acetato de celulosa han sido empleadas con éxito durante muchos años en procesos tales como microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración, osmosis inversa y permeación de gases [2]. El acetato de celulosa es un polímero muy versátil para la preparación de membranas. Su utilidad en el futuro se ve garantizada por su bajo costo, disponibilidad de variedad de grados de viscosidad, ductilidad y razonable resistencia a la oxidación con cloro [3].   Objetivo El objetivo de este trabajo fue evaluar la morfología y las propiedades de transporte de membranas de acetato de celulosa (AC) preparadas mediante el método de inversión de fase por la técnica de inmersión-precipitación modificando el tiempo de evaporación durante la etapa de coagulación; ésta técnica consiste en disolver el polímero base en un solvente adecuado y extender la solución en un soporte con posterior precipitación brusca para dar lugar a dos fases: una sólida, rica en polímero que constituye la membrana y otra líquida los poros [4].     Síntesis y caracterización: La composición de la solución empleada para la preparación de las membranas fue de 20%p de acetato de celulosa, 53%p de acetona y 27%p de formamida. La solución a 4-9 ºC, fue extendida sobre un soporte comercial “non-woven”. Una vez extendida la solución se dejó evaporar el solvente a distintos tiempos: entre 0 y 90 s bajo condiciones ambientales controladas. Luego, para su coagulación, se sumergieron en un baño de agua destilada a 4 ºC por 1 a 2 horas.   Se evaluaron las propiedades morfológicas de las membranas a través de medidas de espesor y, estudios de microscopía electrónica de barrido (MEB). Asimismo, se determinó la porosidad de las membranas mediante la técnica de contenido de agua en equilibrio; la cual permite predecir la permeabilidad y selectividad de las mismas [5].   Las membranas se caracterizaron en término de propiedades de transporte a través de medidas de flujo de agua pura en función del tiempo y la presión de operación en una celda rectangular de flujo tangencial. Se evaluó el rechazo de tres sales: NaCl, Na2SO4 y MgSO4.   Resultados y discusiones: Mediante las imágenes de MEB se observó que las membranas poseen una estructura asimétrica, presentando una capa fina de micro poros y una macroporosa de mayor espesor. Con el aumento del tiempo de evaporación se produce una disminución del espesor de la membrana, del tamaño de poros, del contenido de agua en equilibrio y de la porosidad.   En los ensayos de permeabilidad hidráulica, durante la etapa de compactación se observó una disminución en el flujo permeado. También se pudo apreciar una correlación lineal entre el flujo permeado y la presión de operación, lo cual está íntimamente relacionado con la estructura morfológica de las membranas [6]. El rechazo salino aumentó en las membranas sintetizadas a mayores tiempos de evaporación.   Conclusiones: Las propiedades morfológicas y estructurales de las membranas fabricadas se vieron directamente afectadas por las condiciones de síntesis. Se observó, a medida que aumenta el tiempo de evaporación durante la etapa de coagulación, que el tamaño de poro y el flujo de agua pura disminuyen, mientras que el rechazo salino aumenta.       [1] Cañizares, P., De Lucas, A., Peréz, A., Camarillo, R., Effect of polymer nature and hydrodynamic conditions on a process of polymer enhanced ultrafiltration. J. Membr. Sci., 25 (2005) 149-163. [2] Dias, C. R., M. J. Rosa and M. N. de Pinho, Structure of water in asymmetric cellulose ester membranes – an ATR-FTIR study, J. Membr. Sci. 138 (1998) 259-267. [3] Marchese, J., Membranas: Procesos con membranas, Editorial Universitaria San Luis, San Luis, 1995. [4] Baker Richard W., Membrane Technology and Applications, 2nd. Ed. John Wiley & Sons, California, 2004. [5] Chen Z., Deng M., Chen Y., He G., Wu M. y Wang J., Preparation and performance of cellulose acetate/polyethyleneimine blend microfiltration membranes and their applications, J. Membr. Sci. 235 (2004) 73-86. [6] G. Arthanareeswaran, P. Thanikaivelan, K. Srinivasn, D. Mohan y M. Rajendran, Synthesis, characterization and thermal studies on cellulose acetate membranes with additive, European Polymer J., 40 (2004) 2153-2159.