| TAZ-TFM-2021-849 |
Modified PEEK mixed-matrix membranes for pervaporation applications
Grimaldo Fortes, Mary Loisse
Figoli, Alberto (dir.)
Universidad de Zaragoza,
CIEN,
2021
Máster Universitario Erasmus Mundus en Ingeniería de Membranas
Resumen: La deshidratación del ácido acético a través de la destilación es difícil porque requiere un alto número de etapas y relaciones de reflujo. La pervaporación (PV) es una técnica de separación de membranas donde un componente de una mezcla líquida penetra selectivamente a través de una membrana densa, esta tecnica se utiliza para separaciones donde la destilación es imposible de emplear o no es económica. El problema a los que se enfrentan las membranas es el balance entre la permeabilidad y la selectividad, particularmente, en condiciones ácidas, asi como tambien la resistencia química frente al ácido. Por lo tanto, el desarrollo de las membranas está orientado a mejorar este balance a través de la investigación del rendimiento de varios materiales en mezclas ácidas, como ácido acético y agua.
Se investigaron varias membranas compósitas (MMM) densas con PEEK-WC como matriz para la deshidratación de ácido acético mediante pervaporación. Se utilizaron tres MOFs: ZIF-8, HKUST-1 y MIL-101(Cr) en dos concentraciones: 2.5 wt% and 5 wt% respecto al polímero. Las caracterizaciones de las nanoparticulas sintetizadas están de acuerdo con los resultados reportados en la literatura. Además, las caracterizaciones de las MMM mostraron que no tienen defectos, son de naturaleza ligeramente hidrofílica y tienen buenas propiedades térmicas y mecánicas. Los tests de hinchamiento mostraron que las membranas MZ y MH tienen grados más bajos de hinchamiento que la membrana PEEK-WC.
De las cinco muestras de membranas, sólo dos (PEEK-WC y MH-2.5) dieron valores estables de permeación. A concentraciones altas de ácido (5%), la membrana PEEK-WC tiene una permeación de agua de 1142 GPU con una selectividad de 7.3 y la membrana MH-2.5 mejoró su permeación (3176 GPU) manteniendo su selectividad (7.7) igual a la de la membrana PEEK-WC. Si el contenido de nanopartículas en la membrana aumenta a 5 wt% (MH-5), la selectividad cae. Esto demostró que con elegir el tipo y el contenido de las nanopartículas apropiadas, las MMM basadas en PEEK-WC pueden mejorar su rendimiento a la permeación del agua.
Se investigaron varias membranas compósitas (MMM) densas con PEEK-WC como matriz para la deshidratación de ácido acético mediante pervaporación. Se utilizaron tres MOFs: ZIF-8, HKUST-1 y MIL-101(Cr) en dos concentraciones: 2.5 wt% and 5 wt% respecto al polímero. Las caracterizaciones de las nanoparticulas sintetizadas están de acuerdo con los resultados reportados en la literatura. Además, las caracterizaciones de las MMM mostraron que no tienen defectos, son de naturaleza ligeramente hidrofílica y tienen buenas propiedades térmicas y mecánicas. Los tests de hinchamiento mostraron que las membranas MZ y MH tienen grados más bajos de hinchamiento que la membrana PEEK-WC.
De las cinco muestras de membranas, sólo dos (PEEK-WC y MH-2.5) dieron valores estables de permeación. A concentraciones altas de ácido (5%), la membrana PEEK-WC tiene una permeación de agua de 1142 GPU con una selectividad de 7.3 y la membrana MH-2.5 mejoró su permeación (3176 GPU) manteniendo su selectividad (7.7) igual a la de la membrana PEEK-WC. Si el contenido de nanopartículas en la membrana aumenta a 5 wt% (MH-5), la selectividad cae. Esto demostró que con elegir el tipo y el contenido de las nanopartículas apropiadas, las MMM basadas en PEEK-WC pueden mejorar su rendimiento a la permeación del agua.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
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