Membranas de PEBAX® com líquidos iônicos para a separação CO2/CH4

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Oliveira, Larissa Guimarães
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Gas permeation; Membranes; Protic ionic liquids; Soluções poliméricas; Membranas; Líquidos iônicos; Permeação de gases; PEBAX®; Líquidos iônicos próticos; ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22029

A tecnologia de separação de gases por membranas poliméricas tem sido utilizada visando separar dióxido de carbono (CO2) de gases leves. Elastômeros termoplásticos disponíveis comercialmente de poli(éter-bloco-amida) sob o nome comercial PEBAX®, que possuem segmentos de poliéter flexível e poliamida rígido, são conhecidos por serem materiais promissores para a separação de CO2 por membranas. Uma das estratégias para atingir maiores permeabilidade e seletividade é a adição de componentes que favoreçam tanto a sorção quanto a difusão de CO2. Os líquidos iônicos (LIs) são sais que se encontram no estado líquido à temperatura ambiente e, quando incorporados às membranas poliméricas, podem aumentar a permeabilidade de espécies por interações específicas e seletivas com o gás de interesse, assim como alterar propriedades físicas das membranas. O objetivo desse trabalho é o preparo, caracterização e permeação em membranas de PEBAX® 1657 e PEBAX® 2533 com LIs próticos que apresentam boa seletividade de sorção para a separação CO2/CH4 (acetato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m-2HEA][Ac] e propionato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m-2HEA][Pr]), visando avaliar a influência do tipo e teor de LIs nas propriedades e no desempenho do material para a separação de CO2. As membranas de polímero puras e com LIs foram sintetizadas e caracterizadas quanto à morfologia, resistência térmica, resistência mecânica e ao desempenho a permeação de gases. Observou-se que a adição de LIs nas matrizes poliméricas não influenciou de forma significativa a morfologia dos filmes. Para os filmes formados de PEBAX® 1657, os LIs influenciaram de forma significa na resistência mecânica, diminuindo a rigidez do filme em 56 à 83 % em relação ao filme puro. A resistência térmica também foi afetada com a presença dos LIs, uma vez que a temperatura inicial de degradação diminuiu de 11 à 24 ºC em relação ao filme puro. Já para o PEBAX® 2533 observou-se somente influência na resistência térmica, porém, uma vez que os LIs não afetaram a organização das cadeias desse polímero, a queda da temperatura inicial de degradação se deve apenas ao aumento da condutividade térmica do material pela presença do LI em sua estrutura. Estudou-se também o efeito do tipo e do teor de LI e da pressão de alimentação no desempenho das membranas na separação de CO2 e CH4. Para as membranas de PEBAX® 2533, a adição de LI não apresentou efeitos significativos sobre o desempenho da permeação de ambos os gases, enquanto para o PEBAX® 1657 o resultado mais promissor indicou que, a 2 bar e 35 °C, a introdução de 40% de [m-2HEA][Pr] a esse polímero elevou a permeabilidade da separação dos gases CO2/CH4 em aproximadamente 230 % em comparação à membrana de polímero puro.