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Tipo do documento: Dissertação
Título: Membranas de matriz mista preparadas a partir de PEBAX® e compostos tipo hidrotalcita
Título(s) alternativo(s): Mixed matrix membranes prepared from PEBAX® and hydrotalcite-like compounds
Autor: Moreth, Djeison Perrut Russell 
Primeiro orientador: Zotin, Fátima Maria Zanon
Segundo orientador: Santos, Luz Amparo Palacio
Primeiro membro da banca: Reis, Rodrigo Azevedo dos
Segundo membro da banca: Habert, Alberto Claudio
Terceiro membro da banca: Vilani, Cecília
Quarto membro da banca: Sousa, Ana Maria Furtado de
Quinto membro da banca: Campos, Antoniel Carlos Carolino
Resumo: Elastômeros termoplásticos disponíveis comercialmente de poli(éter-bloco-amida) sob o nome comercial PEBAX® tendo poli éter flexível e segmentos rígidos de poliamida são conhecidos por serem materiais promissores para a separação de CO2 de gases leves por membranas. A introdução de cargas sólidas para formar membranas de matriz mista (MMM) é um método que tem sido aplicado para melhorar a seletividade e a permeabilidade de membranas à base de polímeros. Hidróxidos duplos lamelares (HDL) são uma classe de materiais em camadas que consistem em lâminas carregadas positivamente separadas por galerias contendo ânions de compensação. Os ânions carbonato e água de hidratação presentes nas galerias interlamelares da hidrotalcita podem ser usados como um transportador para facilitar seletivamente o transporte de CO2 pela membrana. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito da incorporação de nanopartículas de HDL variando as suas concentrações nos filmes, assim como modificações nas cargas lamelares dos HDL, sobre as propriedades térmicas, mecânicas e de permeação de gases, procurando contribuir nas discussões acerca dos mecanismos de transporte que governam a separação nesses sistemas. Inicialmente, os HDLs com diferentes razões molares Mg/Al foram sintetizados e caracterizados. Membranas de matriz mista compostas de PEBAX® 1657 e PEBAX® 2533 com HDLs foram fabricadas por solução e moldagem. Depois, estas membranas foram caracterizadas quanto à morfologia, resistência térmica, resistência mecânica e ao desempenho a permeação de gases. Observou-se e a introdução dos HDLs nas matrizes poliméricas influenciaram a morfologia, resistência térmica e resistência mecânica das membranas de forma significativa. Estudou-se o efeito da concentração de partículas, da pressão de alimentação e da temperatura no desempenho das membranas de matriz PEBAX® 1657 na separação de CO2 e CH4. Os resultados mais promissores indicaram que, a 2 bar e 25 °C, a introdução de 2% e 5% do composto tipo hidrotalcita com razão molar 0,33 elevou a seletividade da separação CO2/CH4 em comparação a membrana de polímero puro.
Abstract: Commercially available thermoplastic elastomers of poly(ether-block-amide) under the tradename PEBAX® having flexible polyether and rigid polyamide segments are known to be promising materials for membrane separation of CO2 from light gases. The introduction of solid fillers to form mixed matrix membranes (MMM) is a method that has been applied to improve the selectivity and permeability of polymer-based membranes. Lamellar double hydroxides (HDL) are a class of layered materials consisting of positively charged sheets separated by galleries containing compensation anions. The carbonate anions and water of hydration present in the interlamellar galleries of hydrotalcite can be used as a carrier to selectively facilitate the transport of CO2 across the membrane. The objective of this work is to study the effect of the incorporation of HDL nanoparticles, varying their concentrations in the films, as well as changes in the lamellar loads of HDL, on the thermal, mechanical and gas permeation properties, seeking to contribute to the discussions about the mechanisms transport systems that govern separation in these systems. Initially, HDLs with different Mg/Al molar ratios were synthesized and characterized. Mixed matrix membranes composed of PEBAX® 1657 and PEBAX® 2533 with HDLs were fabricated by solution and molding. Afterwards, these membranes were characterized in terms of morphology, thermal resistance, mechanical resistance and gas permeation performance. It was observed that the introduction of HDLs in polymeric matrices significantly influenced the morphology, thermal resistance and mechanical resistance of membranes. The effect of particle concentration, feed pressure and temperature on the performance of PEBAX® 1657 matrix membranes in the separation of CO2 and CH4 is studied. The most promising results indicated that, at 2 bar and 25 °C, the introduction of 2% and 5% of the hydrotalcite-like compound with a molar ratio of 0,33 increased the selectivity of the CO2/CH4 separation compared to the pure polymer membrane.
Palavras-chave: Mixed matrix membranes
Gas permeation
Hydrotalcite
Hidrotalcita
Membranas de matriz mista
Permeação de gases
PEBAX®
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: MORETH, Djeison Perrut Russell. Membranas de matriz mista preparadas a partir de PEBAX® e compostos tipo hidrotalcita. 2022. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18971
Data de defesa: 19-Set-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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