Desenvolvimento de uma membrana de poli (vinil álcool) via análise de superfícies de resposta para aplicações ambientais

Resumo

A contaminação dos corpos hídricos por fármacos está sendo observada em diversos países, especialmente no Brasil. A presença dessas substâncias provoca efeitos nocivos, tanto ao meio ambiente quanto à saúde dos seres humanos. O esgoto doméstico é a principal fonte dessa contaminação, uma vez que uma grande quantidade de fármacos ingeridos pelo homem é excretada na sua forma inalterada. Infelizmente, o tratamento convencional de efluentes é pouco eficiente na remoção dessas substâncias e, nesse sentido, uma alternativa é processo de separação por membranas (PSM). Para essa aplicação, os polímeros hidrofílicos, como o poli(vinil álcool) (PVA), são os materiais mais apropriados. Entretanto, essa característica faz com que as membranas de PVA sofram um inchamento intenso quando em contato com a água, o que altera propriedades importantes para os PSM. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o inchamento de membranas de PVA, a fim de determinar o método de preparação que proporciona o menor inchamento, fornecendo as características mais adequadas para a remoção de fármacos de efluentes. As membranas foram preparadas pelo espalhamento de uma solução polimérica contendo PVA como polímero base, ácido cítrico como agente reticulante, e glicerol e nanopartículas de prata como aditivos de performance. A otimização do processo foi realizada por meio de um planejamento experimental com posterior análise de superfícies de resposta, avaliando-se a influência da concentração de agente reticulante, além do tempo e da temperatura de reticulação no inchamento da membrana. As membranas foram ainda caracterizadas por meio das técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) e ângulo de contato com água (WCA). A condição de melhor desempenho foi obtida utilizando-se 10% de ácido cítrico e reticulação por 4 h a 130 °C. Nessas condições, a membrana teve um inchamento mássico de 42% e dimensional de 24%. Também se verificou que a concentração do ácido cítrico e a temperatura de reticulação foram os fatores de maior influência, de acordo com a análise estatística. De modo geral, a análise de FT-IR indicou a reticulação da membrana por meio de uma reação de esterificação, evidenciada pelos estiramentos das ligações C=O em 1710 cm^-1 e de C-O de ésteres em 1230 cm^-1. As imagens de MEV-FEG, por sua vez, revelaram uma superfície lisa e plana, além de uma secção transversal densa com aproximadamente 113 μm de espessura. O ângulo de contato foi de aproximadamente 80°, típico de materiais de caráter hidrofílico. Finalmente, o conjunto de dados evidenciou que foi possível aperfeiçoar a preparação de uma membrana com características adequadas para a subsequente aplicação na remoção de fármacos de efluentes hospitalares.