Preparo e caracterização de membranas de carbono de matriz mista contendo nanozeólita faujasita X modificada com prata

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Schindel, Lucas Kirsch
• Orientador(a): Tessaro, Isabel Cristina, Pollo, Liliane Damaris
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Membrana de carbono; Zeolitas; Separação de gases
• Palavras-chave em Inglês: Carbon membrane; Zeolite; Gas separation; Silver
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/242269

Insumos gasosos são de vital importância na cadeia produtiva mundial. Os processos tradicionais de obtenção destes insumos, como a destilação criogênica, demandam demasiada energia. Uma alternativa a estes processos são as separações de gases envolvendo peneiras moleculares de carbono. A obtenção destes elementos de separação, contudo, ainda carece de estudos visando a otimização de sua obtenção, bem como melhorias nas características de permeabilidade e seletividade. O uso de nanozeólitas Faujasita X modificadas com prata (AgX) possui potencial na melhoria destas propriedades. Neste trabalho, foram produzidas membranas de carbono (MC) com e sem a presença de nanozeólitas Faujasita X modificadas e não-modificadas com prata (NaX). As membranas poliméricas e de carbono foram analisadas via técnicas de microscopia, espectroscopia e difração, além de testes de permeação de gases. A formação de zeólitas NaX foi confirmada através de DRX e FRX. Foi observada a redução do número de poros e redução da superfíce zeolítica após a troca iônica através de sorção e dessorção de nitrogênio. A termogravimetria (TGA) demonstrou a estabilidade térmica das zeólitas e a degradação da estrutura polimérica a temperaturas mais elevadas na presença de AgX. A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) evidenciou a degradação incompleta do polímero no processo de pirólise pela presença de bandas relativas a grupamentos orgânicos, o que não foi observado na degradação de MC contendo AgX, nas quais se observou uma degradação mais robusta. A imobilização da prata em zeólitas Faujasita X pode ser observada pela técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, dado que o metal manteve seu estado de oxidação após o processo de aquecimento, na ausência de matriz polimérica. Contudo, na presença de polímero, a prata se reduziu, induzindo os efeitos de degradação reportados no FTIR e TGA. Não se constataram mudanças na estrutura de carbono após a adição de zeólitas, conforme demonstrado pela espectroscopia de Raman. Estudos de permeação não foram conclusivios, dado a grande variabilidade que as amostras apresentaram, contudo as amostras individuais apresentaram uma tendência a um aumento na permeabilidade do gás hélio. O presente trabalho demonstrou a possibilidade de aplicação de nanozeólitas Faujasita X como cargas em membranas de carbono e a estabilização do cátion prata em uma estrutura zeolítica.