Livro Processos de Separação por Membranas

Série
Escola Piloto de
Engenharia Química
COPPE/UFRJ
Processos de 
Separação por 
Membranas
Alberto Cláudio Habert 
Cristiano Piacsek Borges
Ronaldo Nobrega
Apoio
Rio de Janeiro, 2006
PERTENCE A DE AL MEI DA PACHECO
© Alberto Cláudio Habert, Cristiano Piacsek Borges e Ronaldo Nobrega /E-papers 
Serviços Editoriais Ltda., 2006.
Todos os direitos reservados a Alberto Cláudio Habert, Cristiano Piacsek Borges e Ronal-
do Nobrega /E-papers Serviços Editoriais Ltda. É proibida a reprodução ou transmissão 
desta obra, ou parte dela, por qualquer meio, sem a prévia autorização dos editores.
Impresso no Brasil.
ISBN 85-7650-085-X
Projeto gráfico e diagramação
Livia Krykhtine
Foto da capa
Feixe de fibras ocas de microfiltração. 
Foto gentilmente cedida pela PAM Membranas Seletivas.
Revisão
Rachel Rodrigues
Esta publicação encontra-se à venda no site da
E-papers Serviços Editoriais.
http://www.e-papers.com.br
E-papers Serviços Editoriais Ltda.
Rua Mariz e Barros, 72, sala 202
Praça da Bandeira \u2013 Rio de Janeiro
CEP: 20.270-006
Rio de Janeiro \u2013 Brasil
H119p
Habert, Alberto Cláudio
Processos de separação com membranas / Alberto Cláudio Habert, 
Cristiano Piacsek Borges, Ronaldo Nobrega. 
Rio de Janeiro: E-papers, 2006
180p.: il.; . - (Escola piloto em engenharia química; 3)
Inclui bibliografia
ISBN 85-7650-085-X
1. Filtração por membranas. 2. Membranas filtrantes. 3. 
Engenharia química. I. Borges, Cristiano Piasek II. Ronaldo Nobrega. 
III. Título. IV. Série. 
06-3846. CDD 660.2842
 CDU 66.081
CIP-Brasil. Catalogação na Fonte 
Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ
PERTENCE A DE AL MEI DA PACHECO
Sumário
5 Apresentação
9 1. Aspectos Gerais dos Processos com Membranas
9 1. Introdução
12 2. Morfologia de membranas, força motriz e transporte
18 3. PSM comparados aos processos clássicos de separação
19 4. Aplicações dos PSM
20 5. Algumas vantagem dos PSM
21 6. O mercado mundial dos PSM
22 7. Referências bibliográ\ufb01 cas
25 2. Preparo de Membranas
25 1. Introdução
27 2. Materiais para membrana
31 3. Preparo de membranas microporosas poliméricas
39 4. Síntese de membranas densas
43 5. Referências bibliográ\ufb01 cas
45 3. Caracterização de Membranas
45 1. Introdução
48 2. Caracterização de membranas porosas 
70 3. Caracterização de membranas densas
75 4. Caracterização de membranas compostas
80 5. Referências bibliográ\ufb01 cas
PERTENCE A DE AL MEI DA PACHECO
83 4. Fabricação de Membranas e Tipos de Módulos 
de Permeação
83 1. Introdução
86 2. Fabricação de membranas
89 3. Membranas integrais
97 4. Fabricação de membranas compostas
102 5. Referências bibliográ\ufb01 cas
103 5. Processos que Utilizam o Gradiente de Pressão 
como Força Motriz
103 1. Introdução
105 2. Descrição dos processos
111 3. Princípios dos processos que utilizam o gradiente de 
pressão
123 4. Modelos de transporte 
131 5. Recuperação do \ufb02 uxo permeado em MF/UF
133 6. Aplicações dos processos que utilizam o gradiente de 
pressão
138 7. Referências bibliográ\ufb01 cas
139 6. Separação de Gases e Líquidos
139 1. Introdução
140 2. Permeação de gases através de membranas
161 3. Pervaporação
170 4. Referências bibliográ\ufb01 cas
173 Anexo
 Teses de Mestres e Doutores em Temas Relacionados a 
Processos de Separação Membranas Desenvolvidas no 
Laboratório PAM do PEQ/Coppe/UFRJ(1965-2006)
PERTENCE A DE AL MEI DA PACHECO
Processos de Separação por Membranas 5
Apresentação
Embora a origem deste livro tenha sido catalisada pela pioneira 
Escola Piloto On-Line de Engenharia Química quando lançada em 
1997, ele concretiza uma intenção muito mais antiga de seus autores, 
todos militantes ativos na área de membranas há mais de 20 anos. 
Ele reflete uma experiência acumulada no ensino e na pesquisa de 
uma tecnologia que conquista gradativamente maior importância 
em função das vantagens econômicas e ambientais que oferece para 
um amplo leque de relevantes aplicações, num mercado estimado em 
US$ 2 bilhões, crescendo a 8%/ano.
O texto \u201cProcessos de Separação com Membranas\u201d resulta de 
revisões de versões anteriores que circularam (sob a forma de notas 
de aula digitalizadas) em vários cursos de graduação, pós-graduação, 
extensão e atualização profissional, ministrados pelos autores e por 
outros docentes. Foi concebido como introdutório aos fundamentos 
básicos que regem as aplicações de membranas sintéticas em pro-
cessos de separação industriais visando não só tornar disponível 
a um público mais amplo estes conhecimentos, mas também para 
remediar o relativo desconhecimento desta tecnologia no País, bem 
como a sua reduzida prática industrial. Os autores optaram por uma 
seleção de tópicos mais próximos da indústria brasileira atual, balan-
ceando tratamentos qualitativos e quantitativos para fornecer uma 
compreensão geral básica. A tentação do detalhamento foi contida 
com muito custo e canalizada para futuras obras. O leitor atento 
certamente dispõe de recursos práticos na literatura especializada 
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6 Processos de Separação por Membranas
para saciar facilmente a curiosidade e a avidez que, espera-se, este 
texto despertará.
A área de membranas separadoras se desdobra hoje numa 
multiplicidade de aplicações e requer abordagem multidisciplinar 
(envolve engenheiros, físicos, químicos, bioquímicos e cientistas 
de materiais, entre outros). O texto privilegia a importância de se 
conhecer a correlação entre estrutura química, morfologia e as 
propriedades de transporte para o entendimento dos mecanismos 
envolvidos e do potencial de aplicações possíveis, não deixando de 
fixar uma nomenclatura adequada e cientificamente precisa em 
português. Já classificados como operações unitárias industriais, 
alguns processos foram selecionados para ilustrar o funcionamento 
da membrana, as variáveis de operação relevantes e as limitações 
a que estas membranas estão sujeitas, incluíndo-se as formas de 
contorná-las ou eliminá-las.
Foi praticamente na segunda metade do século passado que os 
Processos de Separação com Membranas (PSM) sairam da esfera de 
laboratório para se tornarem operações industriais. Concorreram 
para isso a disponibilidade de novos materiais (como polímeros), 
a descoberta da técnica de fabricação de membrana anisotrópica e 
a conscientização do problema energético. No Brasil, o laboratório 
PAM (Permeação Através de Membranas) começa a ser montado 
em 1968 na Coppe/UFRJ, fruto de uma das primeiras interações 
indústria-universidade-governo via o inovador FUNTEC (Fundo de 
Desenvolvimento Tecnológico) envolvendo Petrobras, UFRJ e BNDES. 
Na ocasião, os engenheiros Marcos Luiz dos Santos e Dorodame Leitão 
organizam um programa de pesquisas pioneiro que visava explorar 
separações de hidrocarbonetos gasosos e liquidos. Na volta dos dois 
engenheiros para a Petrobras, em 1971, o Programa de Engenharia 
Química decide incorporar o PAM e convida para esta missão dois dos 
autores (A. C. Habert e R. Nobrega) para integrar seu quadro docente. 
A eles se juntaria C. P. Borges na década de 80 e que colaboraria na 
consolidação do laboratório como referência em sua área, com reco-
nhecimento internacional. 
Além do ensino, da pesquisa em várias linhas correlatas e dos 
projetos conveniados, a formação de quase uma centena de mestres 
e doutores talvez seja a sua maior (e mais eloquente) contribuição 
ao longo destes anos (ver listagem de autores e temas no Anexo). E 
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Processos de Separação por Membranas 7
a recente fundação da primeira fábrica de membranas da América 
Latina, oriunda (spin-off) das pesquisas do laboratório \u2013 também 
aspiração antiga \u2013, é motivo de orgulho dos autores e, na na sua vi-
são, um triunfo da Universidade que consagra seu papel na inovação 
tecnológica no País.
Além dos agradecimentos