Membranas de alginato com adição de poliéteres para a permeação de gases

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Benevides, Ana Paula
• 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; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Natural gas treatment; CO2/CH4 separation; Gas permeation; Alginate; Polyethylene glycol; Tratamento do gás natural; Separação CO2/CH4; Permeação de gases; Alginato; Polietilenoglicol; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11911

A tecnologia de separação de gases por membranas poliméricas tem sido utilizada para aplicações visando remover dióxido de carbono (CO2) de correntes de gás natural ou de gases de combustão. O poli(glicol etilênico) (PEG) tem sido estudado como aditivo em embranas poliméricas para esta finalidade, pois possui afinidade com o CO2, aumentando a sorção do mesmo na membrana. Neste contexto, este trabalho visa desenvolver um novo material polimérico contendo PEG ou seus copolímeros com poli(glicol propilênico) (EG-b-PG) em uma matriz de alginato (Alg) para a separação de CO2. O objetivo foi, portanto, avaliar a influência do PEG de baixa massa molar e de seus copolímeros nas propriedades térmicas e de transporte de gases dos filmes de alginato de sódio e cálcio. Prepararam-se filmes de alginato de sódio (NaAlg) e de alginato de cálcio (CaAlg) com PEG de massas moleculares 1450, 4000 e 6000 Daltons na proporção de 7:3 em massa de Alg:PEG. Na proporção de 9:1 em massa, foram preparados filmes de CaAlg com PEG 6000 e com os copolímeros EG-b-PG com teores de EG de 7 e 17% em massa. Os filmes foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia de infravermelho (FTIR) e testados quanto à permeabilidade a CO2, CH4 e N2. Observou-se que a massa molar e a quantidade de PEG influenciaram na estrutura final dos filmes, assim como a pré-reticulação e a reticulação. Os filmes com 30% de PEG não reticulados e reticulados não se apresentaram homogêneos, apresentando regiões brancas, que foram atribuídas a regiões mais densas, ricas em PEG. Nos filmes pré-reticulados, houve um aumento da homogeneidade do filme com o aumento da massa molar. Os resultados de MEV indicaram a formação de defeitos nestes filmes, assim eles não apresentaram a propriedade de barreira seletiva para gases. Os filmes reticulados com 10% em massa de PEG 6000, de EG-b-PG com 7% de EG ou de EG-b-PG com 17% de EG apresentaram a propriedade de barreira a gases. Os resultados foram seletividade CO2/CH4 de 99, 15 e 113 para permeabilidades ao CO2 de 38, 13 e 67 barrer, respectivamente. Comparando com a literatura, os resultados das membranas contendo PEG 6000 e EG-b-PG com 17% de EG são promissores. Comparando com a membrana de CaAlg puro, cuja seletividade CO2/CH4 foi de 5 com permeabilidade ao CO2 de 30 barrer, observa-se uma melhora na seletividade para todos os aditivos. Estes resultados não se mantiveram em testes longos, indicando que possivelmente os filmes perderam umidade, o que provocou uma queda significativa nos valores de permeabilidade ao CO2, diminuindo a seletividade. Estas membranas parecem promissoras para a separação de gases úmidos, entretanto são necessárias algumas modificações no aparato experimental para se validar esta observação.