Análise termodinâmica do sistema ternário água/ácido clorídrico/poliamida 66

• Main Author: Duarte, Jocelei
• Other Authors: Gerhardt, Günther Johannes Lewczuk
• Language: Portuguese
• Published: 2014
• Subjects: Filtração por membranas; Separação (Tecnologia)
• Online Access: https://repositorio.ucs.br/handle/11338/806

O ponto de partida para a preparação de membranas poliméricas por inversão de fases (IF) é ter uma solução termodinamicamente estável. A teoria de Flory-Huggins guiou a construção dos diagramas ternários para os sistemas água/ácido fórmico/poliamida 66 e água/ácido clorídrico/poliamida 66, comparando os dados experimentais com dados teóricos, identificando o tipo de separação de fases que ocorre e descrevendo o comportamento termodinâmico dos processos de formação de membranas assimétricas preparadas por IF. Neste trabalho foi avaliado o comportamento termodinâmico de soluções de poliamida 66 (PA66) em ácido fórmico (FA) e em ácido clorídrico (HC), quanto à classificação como soluções verdadeiras. Foi determinada a massa molar viscosimétrica média (Mv) da PA66 comercial utilizada, sendo 11 600 g·mol-1. Foram caracterizados a PA66 e os filmes de PA66 em FA e PA66 em HC, por calorimetria diferencial de varredura (DSC), por difração de raios X (DRX), por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O método UNIFAC (universal quasi-chemical funtional group activity coefficient) foi usado para a determinação dos parâmetros de interação não-solvente/solvente (g12) para os sistemas H2O/FA e H2O/ HC. A partir de medidas de inchamento (swelling) o parâmetro de interação nãosolvente/ polímero ( 13) para H2O/PA66 encontrado foi de 2,77. Os parâmetros de interação solvente/polímero ( 23) foram determinados por meio de medidas de pressão de vapor (VP) para os sistemas PA66/FA e PA66/HC,sendo de –9,0 e –7,74 respectivamente. A curva do ponto de névoa (cloud point curve) teórica foi calculada com base na “Boom’s LCP Correlation” e comparada à curva do ponto de névoa experimental. A energia livre de Gibbs da mistura (ΔGm) ternária e o 23, indicam que o FA é o melhor solvente para a PA66, porém, a concentração do HC (37-38%), sua volatilidade e a fração volumétrica de PA66 ( 3) dissolvida, mostram que o HC também é um bom solvente para a PA66, fato comprovado pela morfologia das membranas obtidas. === Submitted by Marcelo Teixeira ([e-mail]) on 2014-07-10T15:51:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Joceli Duarte.pdf: 3413668 bytes, checksum: 3084127ba860da6b0ad367953aa2d00c (MD5) === Made available in DSpace on 2014-07-10T15:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Joceli Duarte.pdf: 3413668 bytes, checksum: 3084127ba860da6b0ad367953aa2d00c (MD5) === The starting point for the preparation of polymer membranes by phase inversion is having a thermodynamically stable solution. The Flory-Huggins theory guided the construction of the ternary diagrams for water/formic acid/polyamide 66 and water/hydrochloric acid/ polyamide 66 systems by comparing the experimental data with theoretical, identifying the type of phase separation occurring, and describing the behavior of the thermodynamic processes of formation of asymmetric membranes prepared by phase inversion. In this work, the thermodynamic behavior of solutions of polyamide 66 (PA66) in formic acid (FA) and in hydrochloric acid (HC), was studied to evaluate their classification as true solutions. The viscosimetric average molar mass (Mw) of commercial PA66 was determined to be ≈ 11 600 g·mol-1. The PA66 and PA66 films in AF and in HC were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), by X-ray diffraction (XRD), by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and by scanning electron microscopy (SEM). The UNIFAC method (universal quasi-chemical funtional group activity coefficient) was used for the determination of non-solvent/solvent interaction parameters (g12) for the H2O/FA and H2O/HCsystems. From measurements of swelling, the polymer/non-solvent interaction parameter ( 13) for H2O/PA66 was found to be 2.77. The solvent/polymer interaction parameters ( 23) were determined as –9.0 and –7.74 by measuring the vapor pressure (VP) systems for PA66/FA and PA66/HC, respectively. The theoretical cloud point curve was calculated based on "Boom's LCP Correlation" and compared to the curve of the experimental cloud point. The ternary Gibbs free energy of mixing (ΔGm) and 23, indicate that the FA is the best solvent for the PA66, however, the concentration of HC (37-38%), its volatility and the volume fraction of dissolved PA66 ( 3), show that HC is also a good solvent for the PA66, which is proven by the membrane morphology obtained.