Exportar este item: EndNote BibTex

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22029
Tipo do documento: Dissertação
Título: Membranas de PEBAX® com líquidos iônicos para a separação CO2/CH4
Título(s) alternativo(s): Membranes from PEBAX® with ionic liquids for separation CO2/CH4
Autor: Oliveira, Larissa Guimarães 
Primeiro orientador: Nascimento, Alene Dutra
Segundo orientador: Paredes, Márcio Luis Lyra
Segundo membro da banca: Sousa, Ana Maria Furtado de
Terceiro membro da banca: Vilani, Cecília
Quarto membro da banca: Silva, Silvana Mattedi e
Resumo: A tecnologia de separação de gases por membranas poliméricas tem sido utilizada visando separar dióxido de carbono (CO2) de gases leves. Elastômeros termoplásticos disponíveis comercialmente de poli(éter-bloco-amida) sob o nome comercial PEBAX®, que possuem segmentos de poliéter flexível e poliamida rígido, são conhecidos por serem materiais promissores para a separação de CO2 por membranas. Uma das estratégias para atingir maiores permeabilidade e seletividade é a adição de componentes que favoreçam tanto a sorção quanto a difusão de CO2. Os líquidos iônicos (LIs) são sais que se encontram no estado líquido à temperatura ambiente e, quando incorporados às membranas poliméricas, podem aumentar a permeabilidade de espécies por interações específicas e seletivas com o gás de interesse, assim como alterar propriedades físicas das membranas. O objetivo desse trabalho é o preparo, caracterização e permeação em membranas de PEBAX® 1657 e PEBAX® 2533 com LIs próticos que apresentam boa seletividade de sorção para a separação CO2/CH4 (acetato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m-2HEA][Ac] e propionato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m-2HEA][Pr]), visando avaliar a influência do tipo e teor de LIs nas propriedades e no desempenho do material para a separação de CO2. As membranas de polímero puras e com LIs foram sintetizadas e caracterizadas quanto à morfologia, resistência térmica, resistência mecânica e ao desempenho a permeação de gases. Observou-se que a adição de LIs nas matrizes poliméricas não influenciou de forma significativa a morfologia dos filmes. Para os filmes formados de PEBAX® 1657, os LIs influenciaram de forma significa na resistência mecânica, diminuindo a rigidez do filme em 56 à 83 % em relação ao filme puro. A resistência térmica também foi afetada com a presença dos LIs, uma vez que a temperatura inicial de degradação diminuiu de 11 à 24 ºC em relação ao filme puro. Já para o PEBAX® 2533 observou-se somente influência na resistência térmica, porém, uma vez que os LIs não afetaram a organização das cadeias desse polímero, a queda da temperatura inicial de degradação se deve apenas ao aumento da condutividade térmica do material pela presença do LI em sua estrutura. Estudou-se também o efeito do tipo e do teor de LI e da pressão de alimentação no desempenho das membranas na separação de CO2 e CH4. Para as membranas de PEBAX® 2533, a adição de LI não apresentou efeitos significativos sobre o desempenho da permeação de ambos os gases, enquanto para o PEBAX® 1657 o resultado mais promissor indicou que, a 2 bar e 35 °C, a introdução de 40% de [m-2HEA][Pr] a esse polímero elevou a permeabilidade da separação dos gases CO2/CH4 em aproximadamente 230 % em comparação à membrana de polímero puro.
Abstract: The technology of gas separation through polymeric membrane has been used to separate carbon dioxide (CO2) from light gases. Thermoplastic elastomers commercially available as poly(ether-block-amide) under the trade name PEBAX®, which possess flexible polyether segments and rigid polyamide segments, are known to be promising materials for CO2 separation through membranes. One strategy to achieve higher permeability and selectivity is the addition of components that enhance both CO2 sorption and diffusion. Ionic liquids (ILs) are salts that exist in a liquid state at room temperature and, when incorporated into polymeric membranes, can increase species permeability through specific and selective interactions with the target gas, as well as alter the physical properties of the membranes. The objective of this work is the preparation, characterization, and permeation in membranes of PEBAX® 1657 and PEBAX® 2533 with protic ILs that exhibit good sorption selectivity for CO2/CH4 separation ([m-2HEA][Ac] and [m-2HEA][Pr]), aiming to evaluate the influence of IL type and content on the properties and performance of the material for CO2 separation. The pure polymer membranes and those with ILs were synthesized and characterized regarding morphology, thermal resistance, mechanical resistance, and gas permeation performance. It was observed that the addition of ILs to the polymeric matrices did not significantly influence the morphology of the films. For films formed from PEBAX® 1657, ILs significantly influenced mechanical resistance, reducing film rigidity by 56 to 83 % compared to pure film. Thermal resistance was also affected by the presence of ILs, as the initial degradation temperature decreased by 11 to 24 °C compared to pure film. For PEBAX® 2533, only thermal resistance was observed to be influenced, however, since ILs did not affect the organization of the polymer chains, the decrease in initial degradation temperature is solely due to the increase in thermal conductivity of the material due to the presence of IL in its structure. The effect of IL type and content, as well as feed pressure, on membrane performance in CO2 and CH4 separation was also studied. For PEBAX® 2533 membranes, the addition of IL did not show significant effects on the permeation performance of both gases, while for PEBAX® 1657, the most promising result indicated that, at 2 bar and 35 °C, the introduction of 40 % [m-2HEA][Pr] to this polymer increased the permeability of CO2/CH4 separation by approximately 230 % compared to the pure polymer membrane.
Palavras-chave: Soluções poliméricas
Membranas
Líquidos iônicos
Permeação de gases
Membranas
PEBAX®
Líquidos iônicos próticos
Gas permeation
Membranes
Protic ionic liquids
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: OLIVEIRA, Larissa Guimarães. Membranas de PEBAX® com líquidos iônicos para a separação CO2/CH4. 2023. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Restrito
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22029
Data de defesa: 31-Ago-2023
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química



Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.