[pt] APLICAÇÃO DE ÓXIDO DE GRAFENO E ÓXIDO GRAFENO REDUZIDO EM MEMBRANAS DE DESSALINIZAÇÃO

[en] APPLICATION OF GRAPHENE OXIDE AND REDUCED GRAPHENE OXIDE IN DESALINATION MEMBRANES

[pt] SHUAI ZHANG

[pt] DESSALINIZACAO

[pt] INVERSAO DE FASE

[pt] ACETATO DE CELULOSE

[pt] MEMBRANA

[pt] OSMOSE REVERSA

[pt] OXIDO DE GRAFENO

[pt] OXIDO DE GRAFENO REDUZIDO

[en] DESALINATION

[en] PHASE INVERSION

[en] CELLULOSE ACETATE

[en] MEMBRANE

[en] REVERSE OSMOSIS

[en] GRAPHENE OXIDE

[en] REDUCED GRAPHENE OXIDE

[pt] A escassez de recursos de água doce está ameaçando nossa sociedade. A urbanização, a industrialização, o crescimento populacional e as alterações climáticas estão a representar um grande desafio para a segurança dos recursos hídricos humanos. Com base nessa situação crítica, os cientistas estão prestando cada vez mais atenção à dessalinização. Os métodos tradicionais de dessalinização empregam o processo de destilação. Esses métodos desempenham um papel importante no serviço de abastecimento de água em alguns locais carentes de água. No entanto, devido ao alto consumo de energia desses métodos, o preço da água produzida é elevado. Portanto, desenvolver novas tecnologias de dessalinização com baixo consumo de energia é de grande interesse e uma delas tem atraído a atenção dos pesquisadores, que é a osmose reversa (OR). O RO utiliza a membrana semipermeável como filtro, o que permite que a água ou moléculas relativamente pequenas passem por si mesmas, mas impede que as grandes moléculas ou íons penetrem. Esta tecnologia reduziu significativamente o consumo de energia em comparação com os métodos de destilação e rapidamente ocupa mais de 60 por cento da capacidade total de dessalinização instalada. O desempenho da tecnologia RO depende fortemente do material das membranas desempenha um papel importante. Nas últimas décadas, polímeros, por exemplo, poliamida e acetato de celulose, dominaram a indústria de RO de membrana semipermeável por sua boa eficiência de rejeição de sal e baixo custo de consumo de energia. No entanto, mesmo com as vantagens das membranas poliméricas, o custo final da água produzida ainda é alto. É por isso que os recursos de água doce ainda continuam sendo a preocupação. Desde a primeira vez que o grafeno foi produzido a partir do grafite, chamou a atenção de pesquisadores em todo o mundo por sua estrutura 2D ultrafina, excelente condutividade e transparência etc. Logo depois, o grafeno e seus derivados, como óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido, exibem potencial na dessalinização devido à sua estrutura 2D fina e expansibilidade. Este trabalho explora a possibilidade de aplicação de derivados de grafeno em um processo de dessalinização relativamente prático. No prsente projeto foram produzidos tanto GO (pelo método de Hammer) e RGO (a partir de aquecimento em atmosfera inerte) e de membranas a partir de acetato de celulose com GO e RGO. Ensaios de dessalinação também foram realizados para amostras produzidas variando de modo sistemático diferentes parâmetros de síntese de GO e RGO e de fabricação das membranas de acetato de celulose.

[en] Fresh-water resource scarcity is threatening our society. Urbanization, industrialization, population growth and climate change are making big challenge to human s water resource security. Based on this critical situation, scientists are paying more and more attention to desalination. Traditional desalination methods employ distillation process. These methods play an important role in water supply service in some water-lacked places. However, due to high energy consumption of these methods, the price of produced water is very high. Therefore, developing new desalination technologies with low energy consumption is of high interest and one of them has attracted researchers attention, which is reverse osmosis (RO).(1) RO utilizes the semi-permeable membrane as a filter, which allows the water or relatively small molecules pass through itself, but prevents the large molecules or ions from penetrate. This technology significantly reduced the energy consumption compared to the distillation methods and quickly takes more than 60 percent of the total installed desalination capacity.(2) The performance of RO technology strongly depends on the material of membranes plays an important role. In the past decades, polymers, for instance polyamide and cellulose acetate, dominate the semi-permeable membrane RO industry for their good salt rejection efficiency and low cost of energy consumption. However, even with the advantages of polymer membranes, the final cost of produced water is still high. That s why fresh-water resource still remain the concern. Since the first time that graphene was produced from graphite, it caught researcher’s attention all over the world for its ultra-thin 2D structure, excellent conductivity and transparency, etc. Soon after, graphene and its derivatives, such as graphene oxide and reduced graphene oxide, exhibit potential in desalination due to their thin 2D structure and expandability.(3) This work explores the possibility of application of graphene derivatives in a relatively practical desalination process. In the present project, GO (by the Hammer method), RGO (from heating in air atmosphere) and cellulose acetate membranes with GO and RGO were produced. Desalination tests were also performed for samples produced by systematically varying different parameters of GO, RGO and fabrication of cellulose acetate membranes.

FERNANDO LAZARO FREIRE JUNIOR

FERNANDO LAZARO FREIRE JUNIOR

DANTE FERREIRA FRANCESCHINI FILHO

MARCELO EDUARDO HUGUENIN MAIA DA COSTA

YUTAO XING

SUELLEN DAYENN TOZETTI DE BARROS

2022-06-14

2022-05-06

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59554@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59554@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.59554