Publication
Desenvolvimento de membranas biológicas porosas e funcionais
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Ribeiro, Maria Margarida Marques | |
| dc.contributor.author | Silva, Paula Cristina de Sousa e | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-01T13:33:21Z | |
| dc.date.embargo | 2027-10-01 | |
| dc.date.issued | 2024-07-16 | |
| dc.description.abstract | Os polímeros de base biológica emergiram como protagonistas significativos na transição para alternativas mais sustentáveis aos polímeros de origem fóssil. A sua utilização apresenta um potencial revolucionário na redução do impacto ambiental, destacando-se como um caminho promissor para mitigar os efeitos adversos associados aos materiais convencionais de origem fóssil. Neste trabalho pretendeu-se desenvolver membranas compostas pelos polímeros à base de quitosano, alginato de sódio e álcool polivinílico (PVA). Foram realizadas diferentes abordagens, desde estudo das membranas singulares, misturas binárias e ternárias. O uso de diferentes materiais ativos foi estudado, para melhorar o comportamento das membranas relativamente à resistência mecânica e química e avaliar as melhores performances eletroquímicas. Os materiais usados foram óxido de alumínio (Al2O3), óxido de estanho (SnO2) e líquido iónico ([EMIM][NTf2]). Uma abordagem intermolecular foi usada para explicar os resultados obtidos. Para confirmar e validar as estruturas químicas e composição dos polímeros usados, a análise estrutural por FTIR e análise termogravimétrica por TGA foram usadas. De uma forma geral, a presença de líquido iónico em concentrações muito baixas melhora a resistência óhmica. Para o SnO2, o comportamento dependia do tipo de polímero usado. Para o quitosano, quanto maior o SnO2, maior era a condutividade do protão. Por sua vez, para o alginato, quanto menor o SnO2, maior era a condutividade do protão. Foi possível obter um valor de condutividade do protão de 1,2 mS.cm-1 (50 ºC) para a amostra binária de quitosano e PVA com 30% de SnO2. Adicionalmente foram realizados estudos de condutividade do protão em função da temperatura para se avaliar as energias de ativação do transporte protónico e apresentar possíveis mecanismos de transporte. Por último, foi efetuada uma correlação com os valores obtidos por Linear Sweep Voltammetry (LSV), capacidade de Troca Iónica (CTI) e Energias de Ativação (Ea). Em geral, um valor de CTI elevado, correspondia a um valor de LSV e Ea baixo. As membranas foram estudadas com recursos a outros interferentes, nomeadamente sódio (Na+), mostrando que a membrana composta por alginato, PVA e 3% SnO2 possuía uma seletividade a H+/Na+ de 1,2. Estes resultados permitiram desenvolver e otimizar um campo de investigação nas membranas biológicas, abrindo caminho a vastas aplicações nas indústrias alimentar, química, têxtil, eletroquímica. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Biobased polymers have emerged as significant protagonists in transitioning to more sustainable alternatives to fossil-based polymers. Their use presents revolutionary potential in reducing environmental impact, standing out as a promising path to mitigate the adverse effects associated with conventional fossil-derived materials. This work aimed to develop membranes composed of chitosan, sodium alginate, and polyvinyl alcohol-based polymers (PVA). Various approaches were undertaken, including studying singular membranes, binary, and ternary mixtures. Different approaches were carried out, from the study of singular membranes, binary and ternary mixtures. The use of different active materials was studied to improve the behavior of membranes regarding mechanical and chemical resistance and evaluate the best electrochemical performances. The materials used were aluminum oxide (Al2O3), tin oxide (SnO2), and ionic liquid ([EMIM][NTf2]). An intermolecular approach was used to explain the obtained results. To confirm and validate the chemical structures of the polymers used, a structural analysis by FTIR and an thermogravimetric analysis by TGA were used. In general, the presence of the ionic liquid in very low concentrations improves ohmic resistance. For SnO2, the behavior depended on the type of polymer used. For chitosan, the higher the SnO2 content, higher the proton conductivity. Conversely, for alginate, the lower the SnO2 content, higher the proton conductivity. A proton conductivity value of 1.2 mS.cm-1 (50 ºC) was achieved for the binary sample of chitosan and PVA with 30% SnO2. Additionally, proton conductivity studies were conducted as a function of temperature to evaluate the activation energies of proton transport and to present possible transport mechanisms. Lastly, a correlation was made with the values obtained by Linear Sweep Voltammetry (LSV), Ion Exchange Capacity (CTI), and Activation Energies (Ea). In general, a high CTI value corresponded to a lower LSV and Ea. The membranes were studied with other interferents, namely sodium (Na+), showing that the membrane composed of alginate, PVA, and 3% SnO2 had an H+/Na+ selectivity of 1.2. These results enabled the development and optimization of a research field in biological membranes, open a window for different applications in the food, chemical, textile, and electrochemical industries. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203702514 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/26163 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Proton exchange membranes | pt_PT |
| dc.subject | Chitosan | pt_PT |
| dc.subject | PVA | pt_PT |
| dc.subject | Sodium alginate | pt_PT |
| dc.subject | Aluminum oxide | pt_PT |
| dc.subject | Tin oxide | pt_PT |
| dc.subject | Electrochemistry | pt_PT |
| dc.subject | Ionic conductivity | pt_PT |
| dc.subject | Quitosano | pt_PT |
| dc.subject | Alginato de sódio | pt_PT |
| dc.subject | Óxido de alumínio | pt_PT |
| dc.subject | Óxido de estanho | pt_PT |
| dc.subject | Eletroquímica | pt_PT |
| dc.subject | Condutividade iónica | pt_PT |
| dc.title | Desenvolvimento de membranas biológicas porosas e funcionais | pt_PT |
| dc.title.alternative | Development of porous and functional biological membranes | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | embargoedAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Química | pt_PT |