Membranas de matriz mixta avanzadas basadas en triacetato de celulosa mejoradas por MOF bimetálicos Ni-Cu-BTC para la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• Las estructuras orgánicas metálicas (MOF), específicamente Cu-BTC (HKUST-1), son conocidas por la captura de carbono debido a los sitios de cobre insaturado y las estructuras porosas.
• Las membranas de matriz mixta (MMM) ofrecen potencial para aplicaciones de separación de gases.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar membranas de matriz mixta (MMM) utilizando triacetato de celulosa (CTA) y MOF bimetálicos Ni-Cu-BTC para la separación de CO2/CH4.
• Para comparar el rendimiento de las membranas basadas en Ni-Cu-BTC con las basadas en Cu-BTC monometálico.

Principales métodos:

• Fabricación de MMM utilizando CTA como matriz de polímero y Ni-Cu-BTC como relleno de MOF disperso.
• Se realizaron experimentos de permeabilidad del gas para medir la permeabilidad del CO2 y la selectividad del CO2/CH4 a temperaturas y presiones específicas.
• Análisis del volumen libre fraccionado, la solubilidad y los coeficientes de difusividad para comprender las mejoras de rendimiento.

Principales resultados:

• La membrana CTA/Ni-Cu-BTC optimizada (10% en peso de Ni-Cu-BTC) exhibió una permeabilidad de CO2 de 22,9 Barrer y una selectividad de CO2/CH4 de 33,8.
• Las mejoras de rendimiento se atribuyeron a un aumento significativo en el volumen libre fraccionado, la solubilidad y los coeficientes de difusividad.
• El análisis del modelo de doble absorción confirmó una mayor solubilidad de CO2 y mecanismos de adsorción dentro de los MMM.

Conclusiones:

• Las membranas CTA/Ni-Cu-BTC demuestran un rendimiento de separación de CO2/CH4 superior en comparación con las membranas CTA y potencialmente monometálicas de Cu-BTC.
• Estas membranas son prometedoras para la separación de CO2 de alto rendimiento en la purificación de gas natural y aplicaciones industriales.
• El estudio pone de relieve el potencial de los MOF bimetálicos para mejorar las tecnologías de separación de gases basadas en membranas.