Potencialidade do processo de pervaporação aplicado ao reúso de água na indústria têxtil

Abstract

O reúso da água nos processos da indústria têxtil é uma alternativa para a diminuição do enorme consumo de água que ocorre mundialmente nesse ramo industrial. Neste trabalho foram conduzidos experimentos com o processo de pervaporação (PV) em escala laboratorial utilizando uma membrana de poliamida (PA) com a finalidade de avaliar o potencial da técnica na recuperação de águas residuais têxteis que contenham corantes na sua composição. O trabalho foi estruturado em cinco etapas, constando de avaliação dos melhores parâmetros de operação do processo de PV, sendo definido a temperatura de 60°C e a vazão de 1,5 L?min-1, avaliação do melhor índice de rejeição a cor e fluxo de permeado variando-se a alimentação do processo em soluções de corantes das classes, reativo, direto, disperso e ácido, na cor preta, com concentração de 30 mg?L-1, avaliação da influência dos grupos cromógenos nas cores preta, amarela, vermelha, azul turquesa da classe reativo e verde da classe direta, avaliação da influência da mistura de várias classes de corantes e do uso de surfactante simulando um efluente têxtil, comparação com o processo de destilação por membranas a vácuo (DMV) onde foram conduzidos os experimentos com membrana de politetrafluoretileno (PTFE) e comparação com dados da literatura do processo de destilação por membranas (DM). O índice de rejeição a cor da membrana de PA obteve resultados acima dos 98% na maior parte dos experimentos e os fluxos de permeado tiveram variação devido a influência das classes e das cores dos corantes usados. Quando comparado com o processo de DMV e DM o processo de PV apresentou valores de fluxo de permeado abaixo dos processos comparados e quanto aos valores de rejeição a cor obteve valores nos mesmos patamares dos processos de DMV e DM. A membrana foi caracterizada intacta e após o uso no processo de PV. Foi determinado o grau de absorção da membrana intacta para a água destilada e para cada solução sintética de corante. Para a membrana intacta de PA, foram determinados a espessura, a hidrofilidade e a porosidade da membrana e repetido as medições e testes para as membranas contaminadas. Foi realizada a microscopia eletrônica de varredura (MEV) onde através da comparação das imagens da superfície da membrana intacta versus das membranas contaminadas visualizou-se a deposição dos corantes sobre a superfície da membrana. Análises de espectroscopia de dispersão de energia de raios-X (EDX) foram feitas para identificar os elementos químicos depositados sobre as membranas contaminadas, onde identificaram-se componentes químicos dos corantes utilizados nos experimentos. Análises dos espectros de ATR-FTIR foram determinantes para a avaliação da resistência da estrutura química da membrana frente ao processo de PV com corantes e da ocorrência de fouling, a membrana mostrou-se resistente a PV e aos parâmetros de processo testados. Por fim a potencialidade da PV para tratamento de águas residuais têxteis foi confirmada.

Abstract: The reuse of water in the processes of the textile industry is an alternative to reduce the enormous consumption of water that occurs worldwide in this industrial sector. In this work, experiments were conducted with the pervaporation process (PV) on a laboratory scale using a polyamide (PA) membrane in order to evaluate the potential of the technique in the recovery of textile wastewater that contains dyes in its composition. The work was structured in five steps, consisting of an evaluation of the best operating parameters for the PV process, with a temperature of 60°C and a flow rate of 1.5 L?min-1, an evaluation of the best color rejection index and permeate flow varying the process feed in dye solutions of the classes, reactive, direct, disperse and acid, in black color, with a concentration of 30 mg?L-1, evaluation of the influence of chromogen groups in black colors, yellow, red, turquoise blue of the reactive class and green of the direct class, evaluation of the influence of the mixture of several classes of dyes and the use of surfactant simulating a textile effluent, comparison with the process of vacuum membrane distillation (DMV) where they were Experiments were conducted with a polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane and comparison with data from the literature on the membrane distillation process (DM). The color rejection index of the PA membrane obtained results above 98% in most of the experiments and the permeate fluxes varied due to the influence of the classes and colors of the dyes used. When compared with the DMV and DM process, the PV process presented permeate flux values below the compared processes and as for the rejection values, the color obtained values at the same levels of the DMV and DM processes. The membrane was characterized intact and after use in the PV process. The degree of absorption of the intact membrane for distilled water and for each synthetic dye solution was determined. For the intact PA membrane, the thickness, hydrophilicity and porosity of the membrane were determined and measurements and tests were repeated for the contaminated membranes. Scanning electron microscopy (SEM) was performed where, by comparing the images of the surface of the intact membrane versus the contaminated membranes, the deposition of dyes on the surface of the membrane was visualized. X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX) analyzes were performed to identify the chemical elements deposited on the contaminated membranes, where chemical components of the dyes used in the experiments were identified. Analyzes of the ATR-FTIR spectra were decisive for the evaluation of the resistance of the chemical structure of the membrane against the PV process with dyes and the occurrence of fouling, the membrane proved to be resistant to PV and to the process parameters tested. Finally, the potential of PV for the treatment of textile wastewater was confirmed.