Synthesis and characterization of polyimide-based mixed matrix membranes for CO2/CH4 separation

Ahmad, Mohd Zamidi
TELLEZ ARISO, CARLOS (dir.) ; Fila, Vlastimil (dir.) ; Benes, Nieck (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2018

Abstract: El contenido de componentes ácidos en el gas natural crudo es cada vez mayor, lo que hace crucial una necesidad el uso de tecnologías de separación con mayor eficiencia. Se requieren avances significativos en las tecnologías existentes de separación de gases por membrana para producir un sistema de membrana con mayor estabilidad térmica, resistencia a los contaminantes y a la plastificación inducida por el CO2 y así competir con otras tecnologías. Uno de los enfoques más factibles es hacer una membrana de matriz mixta (MMM), que combina materials orgánicos (polímero) con partículas inorgánicas con el objetivo de explotar las ventajas sinérgicas de cada material: alta permeabilidad de los rellenos dispersos, alta selectividad y fácil procesabilidad de los polímeros. El estudio se enfoca en el desarrollo de MMMs para aplicaciones enfocadas a separación de gas natural. En la investigación se usaron polímeros con fracciones constituidas por aromáticos y copolímeros de estructura altamente rígida como el 6FDA (nuevo 6FDA-bisP, 6FDA-ODA y 6FDA-DAM) con nanopartículas que poseen estructuras organometálicas a base de zeolita y zirconio (ZIF-8 CO2-philic UiO-66, Zr-BDC). En este trabajo proporciona una síntesis detallada de MOFs nanométricos, así como un procedimiento de modificación posterior a la síntesis, métodos de fabricación de MMMs, y finalmente estrategias para tener una interacción optimizada de la interfaz. Se presenta una caracterización exhaustiva y sistemática para comprender las morfologías e interacciones de la membrana que incluyen un modelo molecular para entendr su efecto en la separación de gases. Además, se evaluaron los rendimientos de separación de gases utilizando mezclas de gases constituidas principalmente por CO2 y CH4 en varias concentraciones molares, a diferentes presiones de alimentación y temperatura. También se investigó la estabilidad de las MMMs en separacines a alta presión con variantes en parámetros incluyendo la presencia de impurezas de gas natural (por ejemplo, H2S) con el objetivo de imitar un proceso real de separación de membrana. En general, el estudio confirma que con un método apropiado de fabricación de MMMs, así como la selección apropiada del relleno inorgánico para las mejoras deseadas en la membrana, las copolímidas investigadas tienen un enorme potencial para aplicaciones de separación de gases CO2/CH4.


Abstract (other lang.): 

Pal. clave: fenomenos de membrana ; polimeros compuestos

Titulación: Programa de Doctorado en Ingeniería Química y del Medio ambiente

Plan(es): Plan 515

Department: Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente

Nota: Presentado: 07 12 2018

Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, 2018