Membranas hidrofóbicas para a remoção de CO2 em espaços confinados utilizando contactores gás-líquido

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Caetano, Vinicius de Freitas
• Orientador(a): Habert, Alberto Claudio, Kronemberger, Frederico de Araujo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
• Palavras-chave em Português: Espaços confinados; Remoção de Dióxido de Carbono (CO2); Membranas hidrofóbicas
• Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846374

Esta dissertação desenvolveu membranas compostas microporosas hidrofóbicas, destinadas à remoção de CO2, utilizando contactores gás-líquido, em espaços confinados. Para ampliar a hidrofobicidade da superfície da membrana, aplicou-se a técnica de recobrimento por spray, utilizando nanopartículas de sílica (NPSi) e polidimetilsiloxano (PDMS). As NPSi formaram uma fina camada com o PDMS, criando estruturas hierárquicas micro-nano que aumentaram a rugosidade da superfície e, consequentemente, sua hidrofobicidade. As membranas foram avaliadas quanto a morfologia, hidrofobicidade, permeabilidade e quanto ao fluxo de remoção de CO2 na absorção gás-líquido utilizando uma solução de NaOH 0,01M como líquido absorvedor. Estabeleceram-se correlações entre a dispersão de NPSi-PDMS e a quantidade de recobrimentos, verificando-se um aumento da hidrofobicidade, redução da permeabilidade e incremento na pressão de ruptura. Após o recobrimento, a membrana comercial apresentou melhorias no ângulo de contato, de 130,6° para 149,5°, e na pressão de ruptura, de 3 para 4 bar, apresentando redução no fluxo permeado de CO2 de 2,51 x 10-2 mol m-2 s-1 para 1,05 x 10-2 mol m-2 s-1. O suporte de PVDF sintetizado, inicialmente com superfície hidrofílica (64,4°), demonstrou um aumento para 149° após o recobrimento, além de elevar a pressão de ruptura de 1 para 5 bar, permitindo um desempenho de remoção de CO2 de 1,57 x 10-2 mol m-2 s-1. Considerando os incrementos no ângulo de contato e na pressão de ruptura, bem como a observação de que a tecnologia de contactores de membrana sofre uma redução na eficiência de remoção de CO2 com o passar do tempo, devido ao molhamento dos poros, as membranas desenvolvidas neste estudo demonstram ser promissoras para aplicações de longa duração e para a remoção de CO2 em ambientes confinados.