Impressão 3D de compósitos porosos de grafeno-zeólita obtidos a partir de resíduos agroindustriais com potencial aplicação como membranas adsorventes

Abstract

Este trabalho de iniciação científica integra o projeto “Desenvolvimento de Cerâmicas Celulares Produzidas por Impressão 3D” e teve como objetivo o desenvolvimento de compósitos grafeno-zeólita tridimensionais com potencial aplicação como membranas adsorventes para purificação de água. As estruturas 3D foram projetadas com geometrias porosas no software SolidWorks® e produzidas via extrusão de filamentos cerâmicos em manufatura aditiva (Robocasting). A sílica utilizada na síntese das zeólitas foi extraída de cinzas da casca de arroz (CCA). Após calcinação e a queima das amostras foi realizada a cristalização in situ da fase zeolítica por tratamento hidrotérmico. Em seguida, realizou-se a impregnação com grafeno comercial, seguida de calcinação para favorecer a sua aderência. As matérias-primas precursoras de zeólitas foram caracterizadas com relação às suas propriedades físicas (densidade, tamanho médio de partícula), cristalográficas (difração de raios-x DRX), microestruturais (microscopia eletrônica de varredura, MEV-EDS). Os filamentos impressos foram caracterizados por dilatometria óptica, a fim de determinar as temperaturas de queima que favorecem a máxima densificação. As estruturas impressas também foram caracterizadas por análises cristalográficas (DRX) e morfológica (MEV-EDS). Os resultados obtidos evidenciam a formação de fases cristalinas bem definidas, boa estabilidade térmica, boa reprodutibilidade dos componentes, demonstrando a viabilidade do processo desenvolvido e o potencial das estruturas para aplicações em purificação de água.