Modelagem e simulação do fouling em membranas porosas geopoliméricas

Abstract

A busca por tratamentos de efluentes mais eficientes tem aumentado nos últimos anos. Além de possuir uma alta eficiência e não necessitar da adição de produtos químicos, os processos de separação por membrana têm alta especificidade, baixo consumo de energia e facilidade de operação. Porém, o fouling é ainda uma importante limitação do uso de membranas, que consiste no bloqueio ou restrição dos poros pelo material retido. Neste trabalho, foram sintetizadas três formulações de membranas geopoliméricas (G1, G2 e G3), variando a porcentagem de resíduo e metacaulim no preparo. Os materiais foram caracterizados através da espectrometria por fluorescência de raios-X (FRX), área superficial de Brunauer-Emmett-Teller (BET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foram realizados testes de permeabilidade hidráulica e rejeição, que é caracterizada pela relação entre a concentração do permeado e a concentração na alimentação. Através dessas análises, foi possível notar que a membrana G3 possui uma rejeição menor em comparação aos outros materiais. Por isso, a sua permeabilidade hidráulica é superior às demais. Por fim, a modelagem do fouling nas diferentes formulações de membrana foi realizada. Através do ajuste das curvas obtidas matematicamente com a substituição do valor de n, foi possível observar que o modelo que mais se adequa à membrana G1 é o de filtração com formação de torta, para a membrana G2, o de bloqueio intermediário e, por último, para a membrana G3, o modelo de bloqueio padrão.