Optimización de los rellenos basados en SSMMP con -NH₂ Funcionalización y recubrimiento PIM-1 para la separación de alto rendimiento CO₂/CH₄ y CO₂/N₂ en membranas de matriz mixta y membrana compuesta de película delgada (TFC)

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.
• La ciencia de los polímeros es la ciencia de los polímeros.

Sus antecedentes:

• Las membranas poliméricas se enfrentan a una compensación de permeabilidad y selectividad en la separación de gases.
• Las membranas de matriz mixta (MMM) integran polímeros con rellenos para superar esta limitación.
• La compatibilidad de la interfaz de relleno-polímero es crucial para los MMM de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar MMM con propiedades mejoradas de separación de gases.
• Para investigar el efecto de la modificación de la superficie del relleno en el rendimiento de la membrana.
• Para evaluar la separación de CO2/CH4 y CO2/N2 utilizando nuevos MMM.

Principales métodos:

• Fabricación de MMM utilizando Pebax-2533 con partículas minerales silico-metálicas sintéticas (SSMMP) y SSMMP aminados (SSMMP-NH2).
• El recubrimiento superficial de los rellenos con PIM-1 utilizando deposición superficial inducida por no disolventes (NISD).
• Preparación de membranas compuestas de película densa y delgada (TFC), seguido de pruebas de permeabilidad al gas y caracterización del material.

Principales resultados:

• Los MMM con rellenos SSMMP-NH2@PIM-1 mostraron un aumento del 129,8% en la permeabilidad.
• Los MMM densos mostraron propiedades térmicas, mecánicas y de separación de gases mejoradas.
• Las membranas TFC lograron 575 GPU de permeancia de CO2 con selectividades de 12 para CO2/CH4 y 33 para CO2/N2.

Conclusiones:

• La funcionalización de los rellenos con grupos de aminas y el recubrimiento PIM-1 mejora el rendimiento de MMM.
• Los MMM desarrollados muestran resultados prometedores en el gráfico de Robeson para la separación industrial de CO2.
• Se necesita un mayor desarrollo para las aplicaciones de separación de CO2 a gran escala.