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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MEMBRANAS - Priscila Anadão - 1ª ed. 2010

ISBN: 978-85-88098-50-3

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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MEMBRANAS
 
Priscila Anadão 
 
1ª ed. 2010
Editora Artliber
ISBN: 978-85-88098-50-3 
Número de páginas: 200
Formato: 16 x 23 cm
Preço: R$ 54,00
 
Este livro oferece ao leitor um texto que possibilita sua introdução na ciência e tecnologia de membranas. O primeiro capítulo discute a classificação das membranas, seus métodos de produção e os módulos existentes. Nos demais capítulos são analisados os seguintes processos de separação por membranas: diálise, microfiltração, ultrafiltração, osmose reversa, eletrodiálise, pervaporação, separação de gases e processos com membranas líquidas. Os capítulos são apresentados conforme os conceitos envolvidos, seus tipos de membranas e módulos normalmente empregados, sua teoria e suas aplicações já consolidadas, como também aquelas ainda em pesquisa. Esta estruturação objetiva um melhor entendimento da complexidade que envolve cada um dos processos.
 
Apresentação
 
Em face da pouca divulgação sobre a tecnologia de membranas, tanto no âmbito acadêmico quanto industrial, o livro Ciência e Tecnologia de Membranas surge de forma a difundir nacionalmente os conceitos relativos ao emprego de membranas, apresentando métodos de preparo existentes e sua relação com os principais processos de separação.
 
Aplicações comerciais dos processos de separação por membranas descritas neste livro podem direcionar profissionais da indústria a prestarem atenção nesta tecnologia, limpa, que, se utilizada corretamente, apresentará altos rendimentos e estará de acordo com a legislação ambiental. As novas aplicações, ainda atualmente em desenvolvimento, de cada processo fornecem um norte aos estudantes de graduação e de pós-graduação em seus estudos e também podem sugerir alianças entre grupos de pesquisa e indústrias, de modo a desenvolver tais aplicações conforme as necessidades brasileiras.
 
Para implementação do processo de separação, sua teoria é apresentada com base nas equações físico-químicas que o regem e uma relação aprofundada entre o processo, o tipo de material da membrana, seu módulo e sua aplicação são estabelecidos para que o leitor consiga entender em sua totalidade o processo. Tais informações possibilitam a inserção do leitor nas etapas de planejamento de um processo de separação por membranas para a finalidade desejada, seja em sua empresa, ou em seu tema de pesquisa.
 
É, portanto, objetivo deste livro a promoção de informações científicas e tecnológicas sobre o amplo espectro de conceitos envolvidos na ciência de membranas e nas suas tecnologias de separação, permitindo maior conscientização do leitor, provendo-lhe ferramentas para tomadas de decisão com conhecimento e criatividade.
 
Sobre a autora:
 
Priscila Anadão
Graduou-se em Bacharelado em Química no ano de 2003, com Atribuições Tecnológicas (2004) e Biotecnológicas (2005) e em Licenciatura em Química em 2005 pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo. Ao término da graduação, recebeu o prêmio de melhor aluna pelo Conselho Regional de Química – IV Região.
Durante o mestrado, estudou o preparo e caracterização de membranas de polissulfona pelo método da inversão de fases por precipitação por imersão, defendido no ano de 2006 na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Na mesma instituição, desenvolve seu doutorado baseado na produção de membranas nanocompósitas de polímero-argila pela união dos métodos da inversão de fases e da dispersão em solução, o qual gerou uma patente. Além desta pesquisa, também atua na investigação do preparo de membranas compósitas polímero-material cerâmico e de filmes finos nanocompósitos com polímeros condutores, como também na produção de nanocompósitos argila-material carbonoso com propriedades sorventes. O resultado proveniente destas pesquisas foi objeto de apresentação em diversos congressos nacionais e internacionais.
 
Índice
 
Apresentação, 13
1 – Membranas, 15
1.1 – Definindo o conceito de membrana, 15
1.2 – O desenvolvimento histórico das membranas, 16
1.3 – Como as membranas são classificadas, 20
1.3.1 – Materiais, 20
1.3.2 – Estrutura, 21
1.3.3 – Configuração, 22
1.3.4 – Métodos de produção, 24
1.3.4.1 – Membranas densas metálicas, 23
1.3.4.1.1 – Fundição/laminação, 23    
1.3.4.1.2 – Deposição de vapor  23
1.3.4.1.3 – Galvanoplastia, 24
1.3.4.1.4 – Revestimentos autocatalíticos, 24
1.3.4.2 – Membranas densas com eletrólitos sólidos e óxidos, 24
1.3.4.2.1 – Extrusão, seguida de sinterização, 24
1.3.4.2.2 – Prensagem, seguida de sinterização, 25
1.3.4.2.3 – Fundição por suspensão, seguida de sinterização, 25
1.3.4.2.4 – Deposição de vapor químico, 25
1.3.4.3 – Membranas microporosas, simétricas e cerâmicas, 26
1.3.4.3.1 – Erosão de trilha, 26
1.3.4.3.2 – Oxidação anódica, 27
1.3.4.4 – Membranas microporosas e simétricas, de vidro ou metálicas, 27
1.3.4.4.1 – Inversão de fases, 27
1.3.4.5 – Membranas microporosas assimétricas, cerâmicas e metálicas 28
1.3.4.5.1 – Prensagem, 28
1.3.4.5.2 – Colagem de folhas cerâmicas, 28
1.3.4.5.3 – Extrusão, 29
1.3.4.5.4 – Extrusão para membranas de fibras ocas porosas, 30
1.3.4.5.5 – Dip e spin coating, 30
1.3.4.5.6 – Processo sol-gel, 30
1.3.4.5.7 – Polimerização, 34
1.3.4.5.8 – Pirólise ou sinterização de polímeros orgânicos, 34
1.3.4.5.9 – Deposição de filme fino, 35
1.3.4.5.10 – Oxidação anódica, 35
1.3.4.6 – Membranas densas poliméricas, 35
1.3.4.6.1 – Extrusão a quente, 35
1.3.4.6.2 – Espalhamento da solução e evaporação do solvente (solution casting), 36
1.3.4.7 – Membranas microporosas simétricas e poliméricas, 36
1.3.4.7.1 – Erosão de trilha, 36
1.3.4.7.2 – Estiramento do filme polimérico semicristalino, processado a quente, 37
1.3.4.7.3 – Método da extração, 37
1.3.4.7.4 – Separação de fases induzida termicamente, 38
1.3.4.7.5 – Separação de fases induzida por vapor, 40
1.3.4.7.6 – Sinterização, 40
1.3.4.8 – Membranas poliméricas porosas e assimétricas, 41
1.3.4.8.1 – Inversão de fases, 41
1.3.4.8.1.1 – Separação de fases induzida por reação, 41
1.3.4.8.1.2 – Separação de fases induzida termicamente, 42
1.3.4.8.1.3 – Air casting, 42
1.3.4.8.1.4 – Precipitação por imersão (Processo Loeb-Sourirajan), 42
1.3.4.8.1.5 – Fiação, 45
1.3.4.8.1.6 – Fiação a quente (melt spinning), 46
1.3.4.9 – Membranas compósitas inorgânicas, 46
1.3.4.10 – Membranas compósitas poliméricas, 46
1.3.4.10.1 – Polimerização interfacial, 46
1.3.4.10.2 – Laminação, 47
1.3.4.10.3 – Dip-coating, 48
1.3.4.10.4 – Polimerização por plasma, 48
1.3.4.11 – Membranas líquidas, 49
1.3.4.11.1 – Membranas líquidas sem suporte, 49
1.3.4.11.2 – Membranas líquidas suportadas, 50
1.3.4.12 – Membranas inorgânicas e/ou orgânicas, formadas dinamicamente, 50
1.3.5 – Regime de separação, 51
1.3.6 – Aplicações, 51
1.4 – Módulo de membrana, 51
1.4.1 – Módulo com placas de membrana, 52
1.4.2 – Módulo tubular, 53
1.4.3 – Módulo espiral, 54
1.4.4 – Módulo com fibras ocas, 55
1.4.5 – Módulo rotatório, 57
1.4.6 – Seleção dos módulos, 57
1.5 – Bibliografia, 58
 
2 – Diálise, 63
2.1 – A história da diálise, 63
2.2 – Esclarecendo o processo de diálise, 64
2.3 – Membranas e módulos, 65
2.4 – A diálise em teoria, 66
2.4.1 – Transporte na membrana, 66
2.4.2 – Transporte total no dialisador, 68
2.4.3 – Contribuições da convecção ao transporte de massa total, 69
2.5 – Aplicações e tendências da diálise, 70
2.5.1 – Na hemodiálise, 70
2.5.2 – A eletrodiálise aplicada em pulmões artificiais (oxigenadores do sangue), 71
2.5.3 – A diálise de Donnan, 72
2.5.3.1 – A diálise de Donnan utilizada no tratamento da água e efluentes, 72
2.5.3.2 – A diálise de Donnan usada em processos químicos e metalúrgicos, 73
2.5.4 – A microdiálise, 73
2.5.5 – A diálise utilizada no tratamento da água, 73
2.5.6 – A diálise no setor de biotecnologia, 74
2.5.7 – A diálise e a indústria alimentícia, 74
2.6 – Bibliografia, 74
 
3 – Microfiltração, 77
3.1 – A história do processo de microfiltração, 77
3.2 – O que é a microfiltração, 78
3.3 – Membranas e módulos, 80
3.4 – A microfiltração em teoria, 82
3.4.1 – A filtração perpendicular, 82
3.4.2 – A filtração paralela, 84
3.5 – Aplicações e tendências da microfiltração, 89
3.5.1 – A utilização da filtração perpendicular, 89
3.5.1.1 – Na área de biotecnologia, 89
3.5.1.2 – A microfiltração perpendicular no tratamento de efluentes, 90
3.5.2 – A utilização da filtração paralela, 90
3.5.2.1 – Na indústria alimentícia, 90
3.5.2.2 – A filtração paralela no tratamento de efluentes, 91
3.5.2.3 – A filtração paralela e o tratamento da água, 91
3.5.2.4 – A microfiltração no segmento de biotecnologia, 91
3.6 – Bibliografia, 92
 
4 – Ultrafiltração, 97
4.1 – A história da ultrafiltração, 97
4.2 – O que é a ultrafiltração, 98
4.3 – Membranas e módulos, 101
4.4 – A ultrafiltração em teoria, 104
4.4.1 – Concentração-polarização, 105
4.5 – Aplicações e tendências da ultrafiltração, 107
4.5.1 – Na indústria alimentícia, 107
4.5.2 – A ultrafiltração no setor de biotecnologia, 108
4.5.3 – A ultrafiltração em processos químicos e metalúrgicos, 109
4.5.4 – A ultrafiltração aplicada à produção de água potável, 110
4.6 – Bibliografia, 110
 
5 – Osmose reversa, 113
5.1 – A história da osmose reversa, 113
5.2 – O que é a osmose reversa?, 114
5.3 – Membranas e módulos, 118
5.4 – A osmose reversa em teoria, 121
5.4.1 – Modelo da difusão da solução, 121
5.4.2 – Modelo da imperfeição da difusão da solução, 123
5.4.3 – Modelo do fluxo preferencial sorção-capilaridade, 123
5.4.4 – Modelo do fluxo da superfície forçado pelo poro, 124
5.4.5 – Modelo termodinâmico irreversível, 125
5.4.6 – Modelo do equilíbrio de Donnan, 125
5.4.7 – Modelo estendido de Nerst-Planck, 126
5.4.8 – Concentração-polarização, 126
5.4.9 – Compactação, 127
5.5 – Aplicações e tendências da osmose reversa, 127
5.5.1 – Para a produção de água potável, 127
5.5.2 – Na indústria alimentícia, 129
5.5.3 – Na indústria química, 130
5.5.4 – Na recuperação de efluentes, 130
5.5.5 – A osmose reversa utilizada na nanofiltração, 131
5.6 – Bibliografia, 132
 
6 – Eletrodiálise, 135
6.1 – A história da eletrodiálise, 135
6.2 – Esclarecendo o processo de eletrodiálise, 136
6.3 – Membranas e módulos, 144
6.4 – A eletrodiálise em teoria, 146
6.4.1 – O transporte de massa, 147
6.4.2 – Aspectos energéticos, 148
6.5 – Aplicações e tendências da eletrodiálise, 150
6.5.1 – Para o tratamento de águas, 150
6.5.2 – Para o tratamento de efluentes, 151
6.5.3 – Na indústria alimentícia, 152    
6.5.4 – No setor de biotecnologia, 152
6.5.5 – Na indústria química e metalúrgica, 153
6.6 – Bibliografia, 153
 
7 – Pervaporação, 155
7.1 – A história do processo de pervaporação, 155
7.2 – O que é a pervaporação, 157
7.3 – Membranas e módulos, 160
7.4 – A pervaporação em teoria, 162
7.5 – Aplicações e tendências da pervaporação, 164
7.5.1 – Na desidratação de compostos orgânicos, 164
7.5.2 – Na purificação da água, 165
7.5.3 – Na separação de misturas orgânicas, 166
7.6 – Bibliografia, 167
 
8 – Separação de gases, 171
8.1 – A história da separação de gases, 171
8.2 – O que é a separação de gases?, 173
8.3 – Membranas e módulos, 177
8.4 – A separação de gases em teoria, 179
8.4.1 – O transporte em polímeros borrachosos, 179
8.4.2 – O modelo dual de permeação em polímeros vítreos, 179
8.4.3 – O efeito da pressão da fase de alimentação na permeabilidade dos gases, 181
8.4.4 – O efeito da temperatura na permeabilidade do gás, 182
8.5 – Aplicações e tendências da separação de gases, 182
8.5.1 – A separação de gases para a recuperação do hidrogênio, 182
8.5.2 – A produção de nitrogênio pela separação de gases, 183
8.5.3 – O enriquecimento do oxigênio a partir do ar, 183
8.5.4 – A remoção do gás carbônico pela separação de gases, 184
8.5.5 – Desidratação, 184
8.5.6 – Outras aplicações da separação de gases, 184
8.5.7 – Tendências do processo de separação de gases, 185
8.6 – Bibliografia, 186
 
9 – Processos com membranas líquidas, 189
9.1 – A história dos processos com membranas líquidas, 189
9.2 – O que são os processos com membranas líquidas?, 189
9.3 – Membranas e módulos, 192
9.4 – As membranas líquidas em teoria, 193
9.4.1 – As membranas líquidas imobilizadas, 193
9.4.2 – As membranas de emulsão líquida, 193
9.4.2.1 – Modelo de transferência de massa do tipo difusivo, para o transporte não-facilitado, 194
9.4.2.2 – Modelo de transferência de massa do tipo difusivo, para o transporte facilitado, 194
9.5 – Aplicações e tendências do transporte facilitado, 195
9.6 – Bibliografia, 199
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