Aplicação de nanotubos de carbono verticalmente alinhados em membranas de separação entre água e óleo

• Main Author: Lays Dias Ribeiro
• Other Authors: Evaldo José Corat
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2013
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/06.11.18.35

No presente trabalho são descritos o crescimento de nanotubos de carbono verticalmente alinhados (\textit{VACNTs}) sobre telas de aço inoxidável 304 AISI para a produção de uma membrana de separação água/óleo. Três tipos de amostras foram utilizadas, com diferentes aberturas de malha: 100 \textit{mesh}, 150 \textit{mesh} e 200 \textit{mesh}. A preparação das amostras ocorreu em duas fases. Inicialmente, uma película de silício amorfo foi depositado via \textit{CVD} assistido por plasma utilizando o gás SiH$_{4}$ como precursor de Si, para que esta película atue como barreira de difusão. Posteriormente, nanotubos de carbono foram sintetizados por \textit{CVD} térmico a partir da sublimação de agente precursores, mistura de cânfora (84\%) e ferroceno (16\%), sob fluxo de Ar que atua como gás de transporte. Os nanotubos de carbono produzidos são superhidrofóbicos e superoleofílicos. Após o crescimento, as amostras foram submetidas a irradiação com laser de CO$_{2}$ na tentativa de elevar sua hidrofobicidade sem alterar a sua oleofilicidade. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e medições do ângulo de contato estático com a água. A membrana de \textit{VACNTs} foi testada para determinar a pressão limite de água que suporta e sua eficiência nos processos de separação a que foi submetida. === In this work we described the growth of vertically aligned carbon nanotubes (VACNTs) on AISI 304 stainless steel screens to produce a water/oil separation membrane. Three types of samples were used, with different mesh openings: 100 mesh, 150 mesh and 200 mesh. The preparation of the samples occurred in two phases. Initially, a film of amorphous silicon was deposited via plasma enhanced CVD using SiH$_{4}$ as a precursor gas for Si, so that the film acts as a diffusion barrier. Subsequently, carbon nanotubes were synthesized by thermal CVD from the sublimation of a precursor mixture of camphor (84\%) and ferrocene (16\%) under flow of Ar which acts as the carrier gas. The produced carbon nanotubes are superhydrophobic and superoleophilic. After growth, the samples were irradiated with CO$_{2}$ laser in an attempt to increase its hydrophobicity without changing its oleophilicity. The samples were characterized by scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and measurements of static contact angle with water. The VACNTs membrane was tested to determine the limiting water pressure supported and its efficiency in the water/oil separation process to which it is subjected.