Membranas de matriz mixta compuestas de derivados basados en grafeno como aditivos en PVAm para la captura de CO2

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La captura de carbono posterior a la combustión es crucial para mitigar el cambio climático.
• Las membranas de matriz mixta (MMM) basadas en óxido de grafeno (GO) ofrecen potencial para una separación eficiente del CO2.
• Los mecanismos de transporte facilitados pueden mejorar el rendimiento de la membrana para la captura de CO2.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y evaluar los nanorellenos de óxido de grafeno (GO) funcionalizados para aplicaciones de captura de CO2.
• Investigar el efecto de los diferentes rellenos a base de GO en las propiedades de transporte de gases de las membranas de polivinilamina (PVAm).
• Evaluar las propiedades mecánicas de los MMM desarrollados.

Principales métodos:

• Síntesis de los híbridos de grafeno (G) -trietilenglicol (TEG) y GO-N-{2-hidroxietil) -etilendiamina (EDAOH).
• Preparación de MMM mediante la incorporación de G-TEG, GO-EDAOH y GO no funcionalizado en matrices PVAm a cargas de 0,5-1% de peso.
• Medición de la permeabilidad y la selectividad de los gases CO2 y N2 utilizando gas mezclado humedecido.
• Evaluación de las propiedades mecánicas, incluido el módulo de almacenamiento y la temperatura de transición al vidrio.

Principales resultados:

• Los rellenos funcionales GO-EDAOH mejoraron significativamente tanto la permeabilidad al CO2 como la selectividad del CO2/N2 en comparación con el PVAm puro.
• Los rellenos funcionalizados con G-TEG aumentaron la selectividad de CO2/N2 pero tuvieron un efecto menos pronunciado en la permeabilidad.
• Los rellenos GO no funcionalizados no mostraron cambios significativos en las propiedades de transporte de gas.
• La adición de rellenos GO o GO-EDAOH mejora las propiedades mecánicas, aumenta el módulo de almacenamiento y la temperatura de transición al vidrio.

Conclusiones:

• Los MMM funcionales basados en GO, en particular GO-EDAOH/PVAm, son prometedores para la captura eficiente de CO2 después de la combustión.
• La estrategia de funcionalización juega un papel crítico en la adaptación del rendimiento de la membrana para la separación de gases.
• Los MMM desarrollados presentan una mayor capacidad de separación de gases y una mayor estabilidad mecánica.