A Web of Science (SCI) adicionou recentemente 5 artigos relacionados ao tratamento de água por membranas cerâmicas.
1. Transformando resíduos em filtros de água: uma mini{1}}revisão de membranas cerâmicas feitas de materiais reciclados
Diário: Resíduos
A crise hídrica global continua a agravar-se e os resíduos industriais e municipais continuam a acumular-se de forma insustentável, exigindo urgentemente soluções inovadoras que estejam em conformidade com o conceito de economia circular. Esta revisão explora o potencial de transformação de membranas cerâmicas-baseadas em resíduos-usando-as como uma estratégia sustentável de purificação de água para enfrentar simultaneamente os desafios duplos da utilização de recursos residuais e da escassez de água limpa. As membranas cerâmicas tradicionais são preparadas a partir de materiais inorgânicos de alta{4}}pureza e são conhecidas por sua excelente resistência à corrosão química, estabilidade térmica e durabilidade. Pesquisas recentes mostram que subprodutos industriais como lama vermelha, cinzas volantes, escória de alto forno, ganga de carvão e resíduos de rolos de forno podem ser efetivamente transformados em materiais filtrantes que combinam baixo custo e alto desempenho. Este artigo analisa sistematicamente o processo de preparação, as propriedades dos materiais e os indicadores de desempenho de membranas cerâmicas-baseadas em resíduos, demonstrando a viabilidade desta abordagem: transformar resíduos industriais em materiais filtrantes funcionais pode não apenas reduzir a poluição ambiental, mas também fornecer um forte apoio para a segurança hídrica global e o desenvolvimento sustentável.
2. Uma membrana cerâmica de TiO₂/Al₂O₃ foto-autolimpante-fotocatalítica e de molhabilidade de superfície para remediação de águas residuais oleosas
Revista: SUPERFÍCIES E INTERFACES
A incrustação da membrana e a deterioração do fluxo durante a filtração-de longo prazo são os principais desafios enfrentados pelas tecnologias de separação de emulsão de água-com base em óleo-por membrana. Este estudo preparou uma membrana cerâmica multifuncional com permeabilidade hidrofílica, oleoficidade e propriedades de auto{4}limpeza fotocatalítica para aliviar esses problemas. Esta membrana foi preparada por revestimento-gota de um revestimento de nano-dióxido de titânio (TiO₂) sobre um substrato poroso de alumina (Al₂O₃) seguido de calcinação. Análises estruturais, morfológicas e de composição usando difração de raios X-(XRD), microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia de energia-dispersiva de raios X-(EDX) e mapeamento elementar confirmaram a formação de uma camada fina uniforme e densa de TiO₂ na superfície de Al₂O₃ sem alterar a estrutura cristalina do substrato ou causar bloqueio de poros.
A caracterização da molhabilidade da superfície da membrana de Al₂O₃ revestida com nano-TiO₂ revelou propriedades superhidrofílicas e superoleofílicas no ar, enquanto exibia propriedades superoleofóbicas debaixo d'água. Este comportamento de umedecimento único decorre da alta energia superficial do próprio TiO₂ e do efeito sinérgico da estrutura hierárquica de rugosidade nano/mícron na superfície da membrana.
Testes de desempenho de separação de emulsão de óleo{0}}água sob um sistema de filtração-de fluxo cruzado mostraram que o fluxo de permeado da membrana aumentou aproximadamente linearmente com o aumento da pressão operacional, e a eficiência de separação permaneceu estável acima de 99% dentro da faixa de pressão de 0,5–2 bar. Testes de estabilidade-de longo prazo após 840 minutos de operação contínua mostraram que, afetado pela contaminação orgânica (óleo), o fluxo de permeado diminuiu para aproximadamente 70% de seu valor inicial, mas a eficiência de separação não oscilou significativamente. Mais importante ainda, aproveitando as propriedades de autolimpeza fotocatalítica intrínsecas do TiO₂, foram necessários apenas 45 minutos de irradiação UV para degradar efetivamente os poluentes orgânicos acumulados na superfície da membrana, restaurando o fluxo para aproximadamente 90% de seu valor inicial.
3. Recuperação de água de lavanderia usando membrana cerâmica sustentável de resíduos de pó de mármore: Desempenho, análise de incrustações
Revista: Pesquisa Ambiental
A urbanização acelerada e o rápido desenvolvimento das economias emergentes levaram à-exploração excessiva dos recursos hídricos. Embora a agricultura e a indústria sejam responsáveis por mais de 60% do consumo total de água, o uso residencial de água também é uma fonte significativa de águas residuais-quase 50% a 80% das águas residuais descartadas têm origem em atividades domésticas. O crescimento populacional contínuo e a urbanização aumentam diretamente a procura de lavandaria, resultando em quantidades substanciais de águas residuais de lavandaria.
Este estudo utiliza uma membrana cerâmica sustentável preparada a partir de pó de mármore para tratar águas residuais de lavanderia, combinada com um sistema de filtragem de beco sem saída-acionado por gravidade, resultando em um baixo custo geral do processo. O desempenho da membrana foi avaliado com base em duas dimensões: remoção de poluentes e capacidade antiincrustante. Sob operação de baixa-pressão de apenas 0,05 bar, a membrana alcançou taxas de remoção de 88% para Demanda Química de Oxigênio (DQO), 98% para Microplásticos (MPs) e 99% para turbidez. As concentrações de DQO e MP da água bruta foram de 1265 mg/L e 2,88 × 10⁶ partículas/L, respectivamente; após o tratamento, o DQO diminuiu para 145 mg/L, atendendo aos padrões de aceitação para uso não{14}}potável. Simultaneamente, a membrana exibiu excelente desempenho anti-incrustante, com taxa de recuperação de fluxo (FRR) de 81%.
A análise do mecanismo de incrustação mostrou que a incrustação da membrana foi dominada pelos efeitos combinados de bloqueio completo dos poros e filtração da torta. Essa membrana combina alta eficiência de remoção de poluentes com excelentes propriedades antiincrustantes, tornando-a ideal para o tratamento de águas residuais de lavanderia, sendo a água produzida diretamente reutilizável em aplicações não-potáveis.
4. Desinfecção por LED UV-C de Escherichia coli resistente a antibióticos-em água: integração com filtração por membrana cerâmica
Diário: PROCESSOS
A propagação da resistência aos antibióticos tornou-se um problema global que ameaça a saúde pública e a segurança dos ecossistemas. O desenvolvimento de novas tecnologias de desinfecção é uma direção importante para enfrentar este desafio. Este estudo usou diodos emissores de luz-ultravioleta profunda (LEDs UV-C) para validar a inativação de Escherichia coli resistente-a antibióticos isolada de ambientes aquáticos-do mundo real (incluindo água do mar, águas superficiais e águas residuais municipais tratadas).
O experimento selecionou dois comprimentos de onda UV{0}}C típicos, 255 nm e 265 nm, e aplicou doses de irradiação UV de 1–7 mJ/cm² a soluções tampão fosfato inoculadas com uma cultura bacteriana mista de 10 cepas de E. coli. Os resultados mostraram que a uma dose de irradiação de 2 mJ/cm², ambos os comprimentos de onda atingiram aproximadamente cinco ordens de grandeza de inativação logarítmica bacteriana. A observação por microscopia eletrônica de varredura (MEV) não revelou alterações significativas na morfologia bacteriana após a irradiação UV, mas foi observada detecção quantitativa da formação de dímeros de pirimidina-aproximadamente 40 ng/mL de dímeros de ciclobutanopirimidina foram produzidos em ambos os comprimentos de onda em uma dose de 2 mJ/cm², confirmando que o dano ao DNA foi o principal mecanismo de inativação.
O estudo também testou o desempenho do tratamento de água da membrana plana cerâmica de carboneto de silício: a taxa média de rejeição para coliformes totais e E. coli atingiu 99,9%. Juntamente com a tecnologia LED UV-C e a tecnologia de membrana cerâmica, a desinfecção profunda do concentrado de membrana pode ser alcançada, com uma taxa de inativação de 99,985% ou superior, demonstrando plenamente o potencial de aplicação desta combinação de tecnologia no campo da desinfecção eficiente da água. Imagem
5. A eficácia das membranas cerâmicas de nano{1}}haloysita na remoção de chumbo de águas poluídas.
Revista: Ciência e Tecnologia da Água
Este estudo preparou membranas nanocompostas cerâmicas dopadas com nanotubos de haloisita (HNTs) e nanopartículas de tetróxido de manganês (Mn₃O₄) e avaliou sistematicamente seu desempenho na remoção de chumbo em água. Seis tipos de membranas nanocompostas cerâmicas foram preparadas ajustando o teor de HNT (75, 80, 85% em peso) e a temperatura de sinterização (900, 1000 graus), mantendo a adição de clínquer (8% em peso) e dopagem com Mn₃O₄ constantes.
Os resultados dos testes de fluxo de água mostraram que a membrana H85-900 (contendo 85% de HNT, sinterizada a 900 graus) teve a melhor permeabilidade, com fluxo de 390 L/(m²·h) a 5 bar de pressão. Nos testes de soluções aquosas sintetizadas contendo chumbo, a membrana H80-1000 (contendo 80% de HNT, sinterizada a 1000 graus) apresentou a maior taxa de remoção de chumbo, atingindo 99,84%. Em testes reais de aumento de água subterrânea, esta membrana manteve uma alta eficiência de remoção de 99,16%.
Este estudo sintetizou nanopartículas de Mn₃O₄ usando um método de co-precipitação e realizou caracterização multi-dimensional: a microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou cristalização uniforme de partículas com tamanho de 30–40 nm; A espectroscopia de fluorescência de raios X (XRF) confirmou uma pureza de Mn₃O4 de 95,2%; A difração de raios X (XRD) indicou um sistema cristalino tetragonal; e espectroscopia UV-Vis mostraram picos de absorção característicos em 220 nm (transferência de carga de O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺) e 350 nm (transição de campo cristalino d-d). Estes resultados demonstram que as membranas cerâmicas que utilizam haloisita de origem local têm bom potencial de aplicação no campo da remediação de metais pesados no tratamento de água.
