Resumo

A necessidade de aplicação de tecnologias mais limpas para o tratamento de efluente e águas são a chave para minimizar os impactos causados ao meio ambiente e recuperação dos recursos hídricos. Dentre essas tecnologias se destacam a tecnologia de membranas pois apresentam vantagens como economia de energia, de fácil operação, substitui os processos convencionais, recupera produtos de alto valor agregado, apresenta flexibilidade no projeto de sistemas e no desenvolvimento de processos híbridos. Este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão do processo de separação por membranas, método de obtenção e estudos recentes que utilizam o óxido de zinco (ZnO) como carga inorgânica para obtenção de membranas de nanocompósitos. Membranas híbridas vêm conquistando espaço no meio científico pois apresentam melhorias em propriedade físicas, mecânicas e químicas. A partir dos estudos realizados pelos pesquisadores, foi constatado que o ZnO vem sendo incorporado como carga para a obtenção de membranas de nanocompósitos poliméricos, pois apresentam melhorias em sua hidrofilicidade, fluxo de água, diminuição da incrustação e as características de resistência ao cloro das membranas obtidas, e desta forma, apresentado potencial para serem aplicadas no tratamento de efluentes.

Introdução

Devido ao crescimento populacional e ao desenvolvimento da indústria, há quantidades cada vez maiores de descarte descontrolado de águas residuais; isso não só reduz os recursos de água limpa, mas também causa sérios problemas ambientais e até ameaça à saúde e a segurança dos seres humanos e de outros organismos vivos (Pan et al., 2019). Os efluentes estão contaminados por óleo, sais, matéria orgânica, entre outros contaminantes e o seus descartes só são permitidos depois que estiverem de acordo com a concentração máxima autorizada, e que depende da legislação de cada país.

No Brasil, as condições, exigências e padrões de lançamento de efluentes são regulamentados e definidos pela Resolução n° 357 e 430, do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA (Brasil, 2011).

Os processos unitários de separação mais utilizados para tratamento de águas e efluentes são: triagem, decantação, coagulação, floculação, filtração, troca iônica, adsorção, tratamento biológico, desinfecção, oxidação, precipitação química e separações por membranas (Hendricks, 2011).

Os tratamentos de efluentes utilizando os processos convencionais tem custo elevado e consome muita energia. Portanto, se faz necessário pesquisas para identificar novas abordagens para purificar a água a um custo menor, utilizando menos energia e, principalmente, minimizando o impacto ambiental.

Neste cenário, destacam-se os processos de separação por membranas (PSM), pois apresentam as seguintes vantagens: economia de energia, tecnologia limpa e de fácil operação, substitui os processos convencionais, recupera produtos de alto valor agregado, apresenta flexibilidade no projeto de sistemas e no desenvolvimento de processos híbridos (Nath, 2017). De forma geral, os processos de separação por membrana são vistos como um conjunto de operações unitárias de separação (Field & Lipnizki, 2017).

A utilização dos PSM depende de sua área de aplicação como nas indústrias químicas, farmacêuticas, tratamento de águas e efluentes, medicina, entre outras. Os processos que utilizam membranas variam de: microfiltração, ultrafiltração, osmose reversa, diálise, eletrodiálise, permeação de gases e pervaporação (Pabby, Rizvi & Sastre, 2015).

As membranas comerciais são preparadas a partir de duas classes distintas de materiais: os polímeros que são os orgânicos, e os inorgânicos à base de metal, vidro ou materiais cerâmicos. Normalmente as membranas de natureza orgânica são mais utilizadas por apresentarem menor custo de produção do que as inorgânicas, oferecendo perspectivas de crescimento em termos mercadológicos (Mulder, 1996; Anadão, 2010).

As membranas mais utilizadas são produzidas a partir de polímeros sintéticos como as poliamidas, polietersulfona, poliacrilonitrila, polisulfonas, entre outros (Gebreslase, 2018).

A técnica de inversão de fases se apresenta como uma das técnicas mais utilizadas e versáteis para produção de membranas poliméricas assimétricas como as poliamidas (Shaban et al., 2015; Fathollah, 2015). Basicamente, na inversão defases, o polímero é modificado, do estado de solução para o sólido (Kausar, 2017). Este método permite uma grande variação morfológica, a depender do solvente e do não solvente utilizado.

Nanomateriais podem ser incorporados em membranas poliméricas e cerâmicas para melhorar propriedades como rugosidade, permeabilidade e resistência anti-incrustação. Eles podem ser usados incorporados na camada ativa em membranas usadas em tecnologias de tratamento de água e esgoto, em membranas de células de combustível, em membranas de separação de gás ou como componente ativo em tecnologias de remoção de poluentes (Hairom et al., 2014). As membranas híbridas tem capacidade de combinar os componentes inorgânicos e orgânicos durante a formação ou polimerização da membrana, oferecendo vantagens em relação ao tratamento de águas e efluentes (Gohil & Ray, 2017).

A adição de nanopartículas inorgânicas como a argila (de Medeiros et al., 2017;da Silva Barbosa Ferreira et al., 2019), óxido de zinco (ZnO) (Ponnamma et al., 2019), entre outros, em soluções poliméricas para obter membranas híbridas é uma alternativa para a melhoria de propriedades físico-químicas, além de apresentar bom desempenho em diferentes processos de separação e na dessalinização de águas salobras e salinas (Esfahani et al., 2019).

O uso de ZnO para obtenção de membranas de nanocompósitos poliméricos é bastante utilizado, pois melhora as propriedades das membranas e tem se mostrado confiável para purificação e descontaminação de água e efluentes domésticos e industriais.

Este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão de literatura sobre o processo de separação por membranas, método de obtenção e estudos recentes que utilizam o óxido de zinco como inorgânica para obtenção de membranas híbridas.

Autores: José Everton Soares de Souza, Bruna Aline Araújo, Kênia Kelly Freitas Sarmento, Larissa Dias Rebouças, Keila Machado de Medeiros e Carlos Antônio Pereira de Lima.