Fabrication and characterization of low cost ceramic membranes for microfiltration of Acutodesmus obliquus using modified clays

AUTOR(ES)
FONTE

Matéria (Rio J.)

DATA DE PUBLICAÇÃO

25/11/2019

RESUMO

RESUMO Membranas de microfiltração em cerâmica tubular foram preparadas por extrusão de misturas de argilas naturais (NC) e argilas tratadas termicamente (TC) em diferentes frações com a adição de amido de mandioca catiônico. Estudos anteriores verificaram que membranas contendo TC possuíam maior permeabilidade hidráulica e fluxo permeado do que aquelas que continham somente NC para a aplicação em filtração tangencial. Entretanto, as membranas TC tinham uma baixa resistencia mecânica. Assim sendo, este estudo teve como objetivo aumentar a resistência mecânica sem afetar adversamente seu fluxo permeado e permeabilidade hidráulica. As características físicas, mineralógicas e morfológicas das membranas foram determinadas. As membranas foram usadas para microfiltração de microalga Acutodesmus obliquus com pressão aplicada de 1 bar com taxa de fluxo volumétrica de 250 L/h em uma temperatura de 10 ± 5°C. A eficiência de cada membrana cerâmica foi avaliada em termos de fluxo permeado para água e microalga e permeabilidade hidráulica. A mistura de 70% de TC, 15% de fração de amido e sinterizado em 1150ºC exibiu ótimo desempenho em resistência mecânica (15.1±0.2 MPa), fluxo permeado de água de 522.4±0.3 Kg•m-2•h-1, fluxo permeado de microalga de 114.8±0.8 Kg•m-2•h-1 e permeabilidade hidráulica de 568.0±0.3 Kg•m-2•h-1•bar.ABSTRACT Tubular ceramic microfiltration membranes were prepared by extruding thermally treated clay (TC) and raw clay (NC) mixtures in different fractions with the addition of cationic manioc starch. Previous studies have verified that membranes containing TC possess higher hydraulic permeability and permeate flow values than those containing only NC for application in crossflow filtration. However, TC membranes had a low mechanical strength. Therefore, this study aimed to increase the mechanical strength without adversely affecting their permeate flow and hydraulic permeability. The physical, mineralogical, and morphological characteristics of the membranes were determined. The membranes were used for microfiltration of Acutodesmus obliquus microalgae with applied pressure of 1 bar with a volumetric flow rate of 250 L/h at a temperature of 10 ± 5°C. The efficiency of each ceramic membrane was evaluated in terms of the permeate flow for water and microalgae and hydraulic permeability. The mixture of 70% TC, 15% starch fractions and sintered at 1150°C exhibited optimal performance in mechanical strength (15.1±0.2 MPa), water permeate flow of 522.4±0.3 Kg•m-2•h-1, microalgae permeate flow of 114.8±0.8 Kg•m-2•h-1 and hydraulic permeability of 568.0±0.3 Kg•m-2•h-1•bar.

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