Membranas de matriz mista preparadas a partir da dispersão de nanotubos de carbono funcionalizados com grupos oxigenados em polissulfona: caracterização e aplicação para separação de CO2

• Autor(a) principal: Marcelo Costa Flores
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/39455
• topic: Membranas de matriz mista; Polissulfona; Nanotubos de carbono; Assimétricas; Separação do CO2; Engenharia química; Dióxido de carbono; Membranas (Tecnologia); Nanotubos de carbono

Membranas de matriz mista (MMMs) simétricas e assimétricas foram preparadas utilizando polissulfona (PSF) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados com grupos oxigenados (MWNT-O). As membranas simétricas foram preparadas pelo método de evaporação de solvente (dry), enquanto as membranas assimétricas foram obtidas por precipitação por imersão (wet) e pela combinação dos dois métodos (dry/wet). Foram utilizados MWNT-O com teor de funcionalização de 6 %m/m e 9%m/m, incorporados na PSF com teores entre 0,1 e 5 %m/m. As membranas foram caracterizadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e testes de permeação com CO2 e N2 puros. A taxa de precipitação do polímero foi afetada pela incorporação dos MWNT-O, de tal forma que ocorreram mudanças significativas na morfologia das MMMs. A estabilidade térmica das MMMs foi discretamente reduzida e mostrou ser dependente das respectivas morfologias. Os resultados de FTIR indicaram a presença dos MWNT-O nas MMMs e a formação de interações dos grupos funcionais presentes na superfície dos MWNT-O com a PSF. Considerando as propriedades de transporte, as MMMs simétricas e assimétricas preparadas com 1 %m/m de MWNT-O apresentaram o melhor desempenho. Para membranas simétricas, houve indícios de que a incorporação de MWNT-O aumentou a tortuosidade do caminho de difusão dos gases, reduzindo a permeabilidade e aumentando a seletividade da membrana de PSF pura. Para membranas assimétricas, em termos de permeância, o método wet se mostrou mais efetivo, originando a MMM que teve a permeação do CO2 aumentada de 11 para 80 GPU em relação à membrana de PSF pura. Por outro lado, em termos de seletividade, o método dry/wet mostrou o melhor desempenho, originando uma MMM com seletividade para CO2/N2 de 14,3, enquanto a membrana de PSF pura apresentou uma seletividade de 9,5. Os resultados indicam que a PSF e os MWNT-O podem ser combinados com sucesso para preparação de membranas assimétricas com potencial para aplicação na separação do CO2.