Síntesis de Membranas Mixtas MOF-Polímero para Nanofiltración

Echaide Górriz, Carlos
Coronas Ceresuela, Joaquín (dir.) ; Sorribas Roca, Sara (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2015
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Máster Universitario en Iniciación a la Investigación en Ingeniería Química y del Medio Ambiente

Resumen: Este trabajo busca continuar una línea de investigación ya comenzada por el grupo CREG (Catálisis, Separaciones Moleculares e Ingeniería de Reactores) referente a la optimización de membranas para el proceso de nanofiltración de disolventes orgánicos (OSN). Los objetivos principales de este proyecto se centran enla combinación de compuestos metalorgánicos porosos (MOFs) con matrices poliméricas para la formulación de membranas nanocompuestas de película delgada (TFN) y posterior utilización en el proceso OSN. En este trabajo se ha logrado incorporar nanopartículas de los materiales porosos MIL68 (Al) y ZIF-11 en membranas TFN, nunca antes utilizados con este objetivo. Además, los resultados obtenidos con estas membranas se han comparado con los de las membranas TFN con los MOFs MIL-101 (Cr) y ZIF-8, ya utilizados anteriormente por el grupo. En este caso, y a diferencia de estudios previos, los experimentos de OSN se han llevado a cabo en discontinuo. Mediante técnicas de caracterización de microscopía electrónica de transmisión (TEM) y de barrido (SEM), complementadas con otras como análisis termo-gravimétrico (TGA), isoterma de adsorción de nitrógeno (BET), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía IR (FTIRATR) y ángulo de contacto, se ha logrado verificar la correcta síntesis e incorporación de los diferentes MOFs en las membranas TFN resultantes. En el proceso de nanofiltración se ha alimentado una disolución del colorante Sunset Yellow (452 Da) en metanol. Además del efecto de los MOFs, se ha logrado comparar el funcionamiento de las membranas al modificar parámetros de síntesis que afectan al soporte poroso asimétrico de poliimida y a la capa delgada de poliamida soportada sobre él, así como al añadir postratamientos químicos con DMF a las membranas una vez formadas. Gracias a utilización de diferentes MOFs se ha logrado interpretar el efecto que tienen las diferentes propiedades de los mismos (hidrofilicidad, porosidad y agregación de las partículas) en los resultados de nanofiltración obtenidos. En todos los casos se ha observado un aumento en la permeación de MeOH con respecto a las membranas sin la adición de MOFs, manteniendo los rechazos superiores al 90 %. Ha resultado interesante la comparación del MIL-101 (Cr) con el MIL-68 (Al) y ZIF-11, ya que el primero resultó ser el más eficaz en anteriores trabajos. Este estudio ha permitido identificar nuevas mejoras, además de nuevas líneas de investigación para continuar optimizando el proceso OSN.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master