Uso de materiais nanoestruturados com UiO-66, UiO-66-NH2 e MIL-53 (Al) em membranas mistas de poliuretano para captura e separação de CO2 e metano

• Main Author: Sodré, Hiasmin Christine Kurrle Pinheiro
• Publication Date: 2022
• Format: Bachelor thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da UFRJ
• Download full: http://hdl.handle.net/11422/18641
• topic: Materiais nanoestruturados; Membranas de matriz mista; Adsorção de CO2; Adsorção de metano; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA

O aquecimento global provoca distúrbios no clima e é causado pela intensificação do efeito estufa, fenômeno natural que aquece o planeta Terra. Essa intensificação, por sua vez, é proveniente do aumento das emissões dos gases de efeito estufa, que tem origem nas ações antropogênicas dos últimos séculos. Para remediação, processos de captura desses gases podem ser aplicados, utilizando diferentes materiais. Os materiais híbridos metal-orgânicos (MOFs) são bons candidatos para essa aplicação, uma vez que apresentam elevada área superficial e porosidade. Neste trabalho, o UiO-66 (Zr) foi sintetizado pelo método solvotermal e caracterizado por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X. Além disso, o UiO-66 sintetizado foi aplicado em ensaios de adsorção dos gases CO2 e CH4. Foi verificada a capacidade de reuso do UiO-66, com aplicação de 12 ciclos de adsorção/dessorção. A caracterização do material sintetizado apresentou compatibilidade com as referências, além de alta cristalinidade e resistência térmica. Os ciclos de adsorção mostraram uma capacidade do UiO-66 adsorver até 6,84 mmol/g de CH4 e 4,98 mmol/g de CO2, em 14 bar, além de evidenciarem a capacidade de reuso do material. Além da adsorção, investigou-se, neste trabalho a separação da mistura CO2/CH4 com membranas poliméricas mistas de poliuretano nanoestruturadas com os MOFs UiO-66, UiO-66 NH2 e MIL-53-Al. Estas membranas mistas foram analisadas quanto às suas permeabilidades e seletividade na avaliação de separação de uma mistura gasosa de 70% CH4 e 30% de CO2, em três pressões distintas: 20, 30 e 40 bar. Nesse ensaio, a membrana com UiO-66 apresentou maior seletividade para CO2 em relação ao CH4. Além disso, a membrana contendo UiO-66 foi caracterizada por MEV e aplicada em ensaios de adsorção com CO2, que mostram que não houve a formação de fraturas após o procedimento de adsorção.