Desde a industrialização, os derrames de petróleo e os poluentes orgânicos industriais representam uma séria ameaça à saúde humana e aos ecossistemas marinhos e de superfície. A poluição causada por derrames de petróleo, efluentes industriais e o descarte de substâncias perigosas é reconhecida como um dos principais problemas ambientais.
Além das águas residuais oleosas, a poluição proveniente de depósitos de petróleo onde se armazenam diesel e gasolina, as águas residuais de processos industriais que contêm substâncias oleosas, a poluição atmosférica por partículas nocivas e a poluição por metais pesados nocivos na superfície e no subsolo tornaram-se um sério desafio global.
Nos últimos anos, com a introdução de novos materiais e tecnologias, a aplicação de materiais espumados e materiais com estrutura porosa no campo da filtração de ar, adsorção e separação de partículas, separação óleo-água e outras filtrações e separações entre meios tornou-se um tema de grande interesse, contribuindo significativamente para a mitigação da crise ambiental.
O que é uma esponja comercial?
Hoje, espera-se que robôs subaquáticos realizem operações de limpeza de derramamentos de petróleo, capazes de impedir a propagação do óleo e remover mais de 90% das gotículas de óleo das águas residuais em menos de dez minutos. O material filtrante que separa o óleo da água é a conhecida esponja, que, após capturar o óleo das águas residuais, pode ser tratada com um solvente que libera o óleo da esponja. Uma vez extraído o óleo, a esponja pode ser reutilizada dezenas de vezes sem perder sua eficácia.
Então, o que é filtração? Filtração é a separação de sólidos e fluidos por meio de um material poroso que impede a passagem de ambos. É importante notar que fluidos incluem tanto líquidos quanto gases. Os filtros podem ser químicos, biológicos ou físicos. A filtração é uma característica importante da espuma.
As esponjas filtrantes também são conhecidas como esponjas de malha, esponjas de ruptura e esponjas antipoeira. Elas são capazes de absorver de 30 a 100 vezes o seu próprio peso em óleo e podem ser usadas para limpar derramamentos de óleo de forma barata e eficaz, sem prejudicar a vida marinha. A esponja pode ser usada continuamente por sucção, absorvendo água e expelindo o óleo.
As esponjas comerciais atuais, como as esponjas de poliuretano, as esponjas de poliolefina, as esponjas de melamina e as esponjas compostas de carvão ativado, são de grande interesse na área de remoção de petróleo bruto da água do mar e de efluentes industriais devido ao seu baixo custo, estrutura tridimensional (3D) de alta porosidade, baixa densidade, excelentes propriedades mecânicas e notável reutilização.
No entanto, a natureza anfipática das esponjas comerciais limita seu uso em processos de tratamento por absorção de óleo. Para melhorar seu desempenho na absorção de óleo, são necessárias modificações para obter esponjas hidrofóbicas, lipofílicas e seletivas na filtragem de substâncias nocivas. Essas novas esponjas, eficientes e de baixo custo, têm demonstrado forte aplicação comercial na separação de óleo e água, purificação do ar e extração e separação de substâncias perigosas.
Propriedades metrológicas de espumas filtrantes
A densidade líquida, expressa em kg/m³, é o peso de um determinado volume de espuma. É a principal característica de qualidade das espumas filtrantes. Espumas com maior densidade são mais resistentes e estáveis do que espumas com menor densidade.
- resistência à compressão
A resistência à compressão de um material de espuma é a quantidade de tensão necessária para comprimir o material a uma porcentagem predeterminada de sua espessura original (por exemplo, 40%). Espumas filtrantes com baixo módulo de compressão são mais macias e flexíveis do que aquelas com alta resistência à compressão.
- Alongamento à ruptura
O alongamento na ruptura é uma medida da capacidade de um material se deformar. É determinado em ensaios de tração, nos quais uma amostra do material é esticada sob condições controladas até se romper. O alongamento na ruptura é a taxa de alongamento na qual a fratura ocorre e é expresso como uma porcentagem do comprimento original da amostra.
- Resistência à Tração
A resistência à tração é outra propriedade determinada em ensaios de tração. Uma amostra do material é esticada até a ruptura. A tensão na qual a ruptura ocorre é a resistência à tração do material.
- PPI da espuma filtrante
PPI significa número de poros por polegada, ou seja, o número de aberturas por polegada linear. Aquários e filtros de aquário são feitos de espuma com diferentes valores de PPI, que indicam a quantidade de células dentro da espuma. Portanto, um valor baixo, como PPI 10, significa que há menos poros na espuma e, consequentemente, os poros das bolhas são maiores e mais abertos, proporcionando mais espaço para a passagem de partículas de ar. Por outro lado, quanto maior o valor de PPI, mais densa é a espuma, menos fluida e mais restritiva ela é.
Aplicações importantes de espumas filtrantes
Materiais filtrantes espumantes e porosos são materiais essenciais e comuns, amplamente utilizados nas indústrias de ar, líquidos, química, proteção ambiental, energia, automotiva e outras, impactando diretamente a vida das pessoas. Esses materiais filtrantes (equipamentos de filtragem, elementos filtrantes, materiais filtrantes, auxiliares de filtração, etc.) possuem uma vasta gama de aplicações nos setores automotivo, petroquímico, de proteção ambiental e nas indústrias de extração e processamento de petróleo e gás, sendo importantes para a operação segura e confiável de processos e equipamentos, para o aumento da eficiência da produção e para a otimização do consumo de energia. Além disso, são materiais técnicos fundamentais para sistemas de controle da poluição do ar e da água.
Classificação de materiais de espumas filtrantes
Espuma de poliuretano, espuma de melamina e poliolefina com esponja de carvão ativado são materiais filtrantes comuns e amplamente utilizados em projetos de filtração do dia a dia. Isso contrasta com outras tecnologias similares em desenvolvimento, que tendem a ser caras, difíceis de ampliar ou que exigem o uso de materiais especiais, como nanotubos de carbono e grafeno. A ampla disponibilidade desse material e a simplicidade do processo de fabricação permitem que a tecnologia seja ampliada rapidamente.
Espuma de melamina
Um material ultraleve e poroso usado em diversos produtos, incluindo esponjas de limpeza doméstica e materiais isolantes. As esponjas de melamina são modificadas por imersão em uma solução contendo uma pequena quantidade de borracha de silicone chamada PDMS e o solvente hexano. O revestimento fino resultante desse processo repele a água e permite que o óleo seja absorvido pela esponja, tornando o material super-hidrofóbico e super-lipofílico. Pesquisadores demonstraram que esse novo material pode remover óleos e contaminantes químicos orgânicos imiscíveis (que não se misturam facilmente) com água, como hidrocarbonetos, fluidos refrigerantes e isolantes de transformadores de energia, compostos cancerígenos chamados PCBs e certos pesticidas. Ele pode ser reutilizado diversas vezes e é facilmente utilizado para a limpeza de derramamentos de óleo e produtos químicos industriais.
Os materiais porosos são utilizados em uma ampla gama de aplicações e contribuem para a filtração em qualquer situação que envolva filtração.
1, refinarias
2, irrigação por pivô central
3. Aterros sanitários – lixiviado
4, neve artificial
5. Indústria de mineração
6, irrigação agrícola
7. Geração de energia e barragens hidroelétricas
8. Paisagismo e irrigação de campos de golfe
9, fazendas de peixes
10. Indústria de papel
11. Sistemas de climatização (HVAC)
12. Aplicações de águas cinzas
13, filtração de água do mar
14. Torres de resfriamento, aplicações de fluxo lateral e total
15, proteção contra ultrafiltração e osmose reversa
16, filtração de água de lastro
17 Indústria petrolífera
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Sobre SINOYQX
A SINOYQX é uma grande empresa química com foco na cadeia de gás, produzindo ureia (AdBlue), melamina, espuma de melamina, cianurato de melamina (MCA), polifosfato (MPP), resina de polivinil butiral (resina PVB de baixa polimerização) e outros produtos químicos. A capacidade anual de produção de AdBlue é de 150,000 litros e 600,000 toneladas de grânulos; de melamina, 50,000 toneladas; de espuma de melamina, 200,000 m³; de cianurato de melamina (MCA), 3 toneladas. E de transulado (equivalente ao Thinsulate da 50,000M) é de 3 m² por dia.
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