La absorción excepcional de etano y la separación selectiva de etano y etileno habilitadas para la partición por el...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencia de la separación

Sus antecedentes:

• La separación eficiente del etano (C2H6) del etileno (C2H4) es crucial para los procesos petroquímicos.
• El MOF-74-Fe peroxo-funcionalizado es un material de referencia para la separación de C2H6/C2H4, que ofrece una alta selectividad pero una capacidad de absorción de C2H6 moderada (74,3 cm3/g).
• El material ideal requiere una alta capacidad de absorción de C2H6 y una alta selectividad de C2H6/C2H4, una combinación que sigue siendo difícil de lograr.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos materiales cristalinos porosos (CPM) con una mayor capacidad de absorción de C2H6 para la separación de C2H6/C2H4.
• Investigar el potencial de separación y las propiedades de estos CPM divididos por poros.
• Explorar materiales que podrían superar el rendimiento de los parámetros de referencia existentes, como el peroxo-MOF-74-Fe.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de una familia de materiales porosos cristalinos divididos por espacio de poros (CPM).
• Medición de la capacidad de absorción de C2H6 a 1 atm y 298 K.
• Evaluación de la selectividad C2H6/C2H4 y del calor isostérico de adsorción.
• Evaluación de la estabilidad térmica y acuosa, de la energía de regeneración y de la tonificabilidad del material.

Principales resultados:

• Los CPM lograron una capacidad excepcional de absorción de C2H6 de hasta 166,8 cm3/g, más del doble que el peroxo-MOF-74-Fe.
• Estas CPM muestran una selectividad C2H6/C2H4 moderada (hasta 1,75) pero poseen calores de adsorción isostéricos significativamente más bajos (21,9 a 30,4 kJ/mol) en comparación con el valor de referencia.
• Los CPM desarrollados demuestran una alta estabilidad térmica (hasta 450 °C), estabilidad acuosa, baja energía de regeneración y alta atonizabilidad.

Conclusiones:

• Los CPM recién desarrollados con espacio poroso ofrecen una alternativa prometedora para la separación de C2H6/C2H4 debido a su capacidad superior de absorción de C2H6.
• Si bien la selectividad aún no supera al peroxo-MOF-74-Fe, las propiedades robustas y la sintonizabilidad de estos CPM presentan ventajas significativas para aplicaciones industriales.
• Estos materiales abren nuevas vías para el diseño de adsorbentes avanzados para la separación selectiva de gases.