Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Maíra Andrade
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13617
Resumo: The intrinsic characteristics of energy consumption of the main technologies for O2/N2 fractionation encourage the development of more sustainable energy processes, such as separation with membranes. Mixed matrix membranes (MMM) arise with significant potential for this application. The use of MOFs in synthesis of composite membranes, besides promoting selectivity increasing to the interest gas according to the metal in the structure, enables to supplant the most cited limitation on the use of inorganic particles in the literature, which is the poor particle-polymer compatibility. In this context, UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) and MOF-177 were chosen due to references in previous works on O2 adsorption with these MOFs. The most promising performance was obtained with the polyurethane membrane containing 28 wt.% of UiO-66 (Zr), with increase in ideal selectivity from 4.1 to 8.1 relative to the polymer and permeability equal to 2.7 Barrer. Considering the similar performance obtained with pure gases and gas mixtures, the oxygen concentration in the permeate is higher than that reported for commercial membranes and permeability compatible with that of some materials. The relevance of evaluating alternatives to mitigation of the greenhouse effect through CO2 capture led to the evaluation of CO2/N2 separation. The CO2/N2 selectivity determined with the gas mixture resulted in permeate with CO2 concentration equal to 86% v/v.
id UFRJ_20330fbd6fbc397a227e844e6ac1be0e
oai_identifier_str oai:pantheon.ufrj.br:11422/13617
network_acronym_str UFRJ
network_name_str Repositório Institucional da UFRJ
repository_id_str
spelling Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosféricoMixed matrix membranes containing MOFs UIO-66 (Zr), MIL-101 (cr) and MOF-177 (Zn) for atmospheric air fractionationMembranas de matriz mistaMOFsSeparação de oxigênioCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe intrinsic characteristics of energy consumption of the main technologies for O2/N2 fractionation encourage the development of more sustainable energy processes, such as separation with membranes. Mixed matrix membranes (MMM) arise with significant potential for this application. The use of MOFs in synthesis of composite membranes, besides promoting selectivity increasing to the interest gas according to the metal in the structure, enables to supplant the most cited limitation on the use of inorganic particles in the literature, which is the poor particle-polymer compatibility. In this context, UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) and MOF-177 were chosen due to references in previous works on O2 adsorption with these MOFs. The most promising performance was obtained with the polyurethane membrane containing 28 wt.% of UiO-66 (Zr), with increase in ideal selectivity from 4.1 to 8.1 relative to the polymer and permeability equal to 2.7 Barrer. Considering the similar performance obtained with pure gases and gas mixtures, the oxygen concentration in the permeate is higher than that reported for commercial membranes and permeability compatible with that of some materials. The relevance of evaluating alternatives to mitigation of the greenhouse effect through CO2 capture led to the evaluation of CO2/N2 separation. The CO2/N2 selectivity determined with the gas mixture resulted in permeate with CO2 concentration equal to 86% v/v.As características intrínsecas de consumo energético das principais tecnologias para o fracionamento O2/N2 incentivam o desenvolvimento de processos energeticamente mais sustentáveis, tais como separação com membranas. As membranas de matriz mista (MMM) surgem com potencial significativo para esta aplicação. A utilização de MOFs na síntese das membranas compósitas, além de promover aumento na seletividade ao gás de interesse de acordo com o metal na estrutura, possibilita a suplantação da limitação mais citada na literatura acerca do uso de partículas inorgânicas, que seria a baixa compatibilidade partícula-polímero. Neste contexto, foram escolhidos os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 devido às referências de trabalhos anteriores para adsorção de O2 com os mesmos. O desempenho mais promissor foi obtido com a membrana de poliuretano contendo 28% m/m do UiO66 (Zr), com aumento na seletividade ideal de 4,1 para 8,1 em relação ao polímero puro e permeabilidade igual a 2,7 Barrer. Considerando o desempenho semelhante obtido com gases puros e misturas gasosas, a concentração de oxigênio no permeado é maior que a relatada para membranas comerciais e permeabilidade compatível com a de alguns materiais. A relevância de se avaliar alternativas para mitigação dos impactos do efeito estufa através da captura de CO2 motivou a avaliação da separação CO2/N2 com a referida membrana. A seletividade CO2/N2 determinada com mistura gasosa propiciou a obtenção de permeado com concentração de CO2 igual a 86% v/v.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFRJFerraz, Helen Conceiçãohttp://lattes.cnpq.br/1820877582714129http://lattes.cnpq.br/7919358643943689Miranda, Jussara Lopes dehttp://lattes.cnpq.br/2116674175084321Kronemberger, Frederico de AraújoMoura, Luiza Cristina deParedes, Márcio Luis LyraRodrigues, Maíra Andrade2021-02-04T23:42:13Z2023-12-21T03:07:24Z2019-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/13617porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:07:24Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/13617Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:07:24Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false
dc.title.none.fl_str_mv Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
Mixed matrix membranes containing MOFs UIO-66 (Zr), MIL-101 (cr) and MOF-177 (Zn) for atmospheric air fractionation
title Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
spellingShingle Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
Rodrigues, Maíra Andrade
Membranas de matriz mista
MOFs
Separação de oxigênio
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
title_short Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
title_full Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
title_fullStr Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
title_full_unstemmed Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
title_sort Membranas de matriz contendo os MOFs UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) e MOF-177 (Zn) para fracionamento do ar atmosférico
author Rodrigues, Maíra Andrade
author_facet Rodrigues, Maíra Andrade
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ferraz, Helen Conceição
http://lattes.cnpq.br/1820877582714129
http://lattes.cnpq.br/7919358643943689
Miranda, Jussara Lopes de
http://lattes.cnpq.br/2116674175084321
Kronemberger, Frederico de Araújo
Moura, Luiza Cristina de
Paredes, Márcio Luis Lyra
dc.contributor.author.fl_str_mv Rodrigues, Maíra Andrade
dc.subject.por.fl_str_mv Membranas de matriz mista
MOFs
Separação de oxigênio
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
topic Membranas de matriz mista
MOFs
Separação de oxigênio
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
description The intrinsic characteristics of energy consumption of the main technologies for O2/N2 fractionation encourage the development of more sustainable energy processes, such as separation with membranes. Mixed matrix membranes (MMM) arise with significant potential for this application. The use of MOFs in synthesis of composite membranes, besides promoting selectivity increasing to the interest gas according to the metal in the structure, enables to supplant the most cited limitation on the use of inorganic particles in the literature, which is the poor particle-polymer compatibility. In this context, UiO-66 (Zr), MIL-101 (Cr) and MOF-177 were chosen due to references in previous works on O2 adsorption with these MOFs. The most promising performance was obtained with the polyurethane membrane containing 28 wt.% of UiO-66 (Zr), with increase in ideal selectivity from 4.1 to 8.1 relative to the polymer and permeability equal to 2.7 Barrer. Considering the similar performance obtained with pure gases and gas mixtures, the oxygen concentration in the permeate is higher than that reported for commercial membranes and permeability compatible with that of some materials. The relevance of evaluating alternatives to mitigation of the greenhouse effect through CO2 capture led to the evaluation of CO2/N2 separation. The CO2/N2 selectivity determined with the gas mixture resulted in permeate with CO2 concentration equal to 86% v/v.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-02
2021-02-04T23:42:13Z
2023-12-21T03:07:24Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11422/13617
url http://hdl.handle.net/11422/13617
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UFRJ
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UFRJ
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRJ
instname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
instacron:UFRJ
instname_str Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
instacron_str UFRJ
institution UFRJ
reponame_str Repositório Institucional da UFRJ
collection Repositório Institucional da UFRJ
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
repository.mail.fl_str_mv pantheon@sibi.ufrj.br
_version_ 1815456013257539584