Destilação por membrana aplicada ao tratamento de águas residuais da indústria têxtil

Abstract

Os processos de Destilação por Membrana por Contato Direto (DMCD) e a Vácuo (DMV) foram aplicados ao tratamento de águas residuais da indústria têxtil em escala laboratorial. A influência de classes de corantes reativos e dispersos com diferentes grupos cromógenos nas cores amarelo, vermelho, azul e preto e três águas residuais têxteis reais (água residual do tingimento na cor preta de poliéster, algodão e viscose e efluente têxtil do tanque de equalização) foi investigada. Foram testadas três membranas planas comerciais: poliamida (PA), politetrafluoretileno (PTFE) e polipropileno (PP). As membranas foram caracterizadas em termos de diâmetro médio dos poros, porosidade, espessura, hidrofobicidade, grau de absorção de líquido, potencial zeta superficial e morfologia superficial superior. Uma alta rejeição de cor (> 95,9 %) foi obtida e água foi recuperada no lado de permeação (fluxo final de permeado de até 24,3 kg·h-1·m-2). Uma aplicação efetiva do processo de DMCD ao tratamento da água residual do tingimento de algodão e viscose não foi possível devido à alta concentração de surfactantes, o que levou ao molhamento da membrana de PTFE. Os maiores fluxos de permeado foram obtidos com as membranas de PTFE e PP devido à alta porosidade, alta hidrofobicidade e baixo grau de absorção de líquido. O baixo fluxo de permeado observado com a membrana de PA ocorreu devido à estrutura densa da matriz polimérica. Um potencial zeta negativo na faixa de pH das soluções de alimentação foi obtido na superfície das membranas. Isso possibilitou melhores resultados de fluxo médio de permeado no processo de DMCD com os corantes reativos para as membranas de PTFE e PP, devido à repulsão entre os grupos aniônicos dos corantes e a superfície de cada membrana. Um aumento do fluxo final de permeado foi obtido com o processo de DMV aplicado a corante disperso (até 37,4 kg·h-1·m-2) devido à maior força motriz do que no processo de DMCD. Porém, o processo de DMCD apresentou uma menor tendência à deposição de corantes sobre a membrana, o que reduz o fenômeno de polarização por concentração. A presença de corantes depositados sobre a superfície das membranas foi detectada por meio de fotomicrografias, porém não foi observada uma alteração dos grupos funcionais dos polímeros. Nesse trabalho foi comprovada a potencialidade do processo de DM para o tratamento de águas residuais têxteis.

Abstract : Direct Contact Membrane Distillation (DCMD) and Vacuum Membrane Distillation (VMD) processes were applied to wastewater treatment of the textile industry on laboratory scale. The influence of reactive and disperse dyes with different chromogen groups in yellow, red, blue and black colours and three real textile wastewaters (black dyeing wastewater of polyester, cotton and viscose and textile effluent from the equalization tank) was investigated. Three commercial flat sheet membranes were tested: polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE) and polypropylene (PP). The membranes were characterized in terms of mean pore diameter, porosity, thickness, hydrophobicity, liquid absorption degree, surface zeta potential and top surface morphology. High colour rejection (> 95.9 %) was obtained and water was recovered at the permeation side (final permeate flux up to 24.3 kg·h-1·m-2). An effective performance of DCMD for the treatment of dyeing wastewater of cotton and viscose was not possible due to high concentration of surfactants, which wetted the PTFE membrane. The higher permeate fluxes were obtained with the PTFE and PP membranes due to their high porosity, high hydrophobicity and low liquid absorption degree. The low permeate fluxes observed with the PA membrane occured due to the dense structure of the polymer matrix. A negative zeta potential in the pH range of the feed solution was obtained on the membrane surfaces. This resulted in higher mean permeate fluxes with the PTFE and PP membranes with reactive dyes in the DCMD process due to the repulsion between the anionic groups of the dyes and the surface of each membrane. An increase of the final permeate flux was obtained with the disperse dye in VMD process (up to 37.4 kg·h-1·m-2) due to the higher driving force when compared to the DCMD process. Nevertheless, DCMD process showed a lower tendency for deposition of dye particles on the membrane, which reduces the phenomenon of concentration polarization. The presence of dyes deposited on the surface of the membranes was detected by photomicrographs, but no change was observed in the functional groups of the polymers. In this work the potential of MD process for the treatment of textile wastewaters has been proven.