Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/13574
Type: Dissertação
Title: Desenvolvimento de membranas de matriz mista baseadas em nanopartículas de sílica para captura de CO2
Other Titles: Mixed matrix membrnane development based on silica nanoparticles for CO2 capture
Author(s)/Inventor(s): Sunderhus, Aliny Pautz
Advisor: Habert, Alberto Cláudio
Co-advisor: Ferraz, Helen Conceição
Abstract: O CO2 é considerado o maior contribuinte para o fenômeno de aquecimento global e, por isso, esforços têm sido voltados para o desenvolvimento de tecnologias que visam à redução do CO2 atmosférico. As principais estratégias de captura são baseadas na separação CO2/N2, referente aos gases pós-combustão de matéria orgânica. Outra importante aplicação implica na purificação de metano proveniente de gás natural, capturando o CO2 do sistema CO2/CH4 o que também pretende reduzir danos nos equipamentos, uma vez que esse gás torna-se corrosivo na presença de água. A técnica de permeação de gases com membranas apresenta diversas vantagens na captura de CO2. A fim de superar limitações de desempenho apresentadas por membranas poliméricas, membranas de matriz mista (MMM) têm sido muito estudadas. A pesquisa tem por proposta o desenvolvimento de MMM de poliuretano com nanopartículas de sílica e o estudo de seu desempenho na permeação de misturas contendo CO2. Ensaios de TPD mostraram que a incorporação de sílica funcionalizada com grupos amino primários e secundários melhorou a capacidade de sorção de CO2 nas membranas. Os resultados mais promissores nos testes com gases puros foram obtidos a 1 bar, indicando transporte facilitado tanto para MMM com 2,5% (m/m) de sílica funcionalizada com grupos amino primários (Si-NH2), quanto para aquela que recebeu mesma carga de sílica com grupos amino secundários (Si-NHR). Membranas de PU com 2,5% de Si-NH2 aprimoraram as seletividades CO2/N2 e CO2/CH4 em 98,4% e 54,2%, respectivamente, enquanto as de PU com 2,5% de Si-NHR obtiveram melhoras de 82,6% e 60,7% para as mesmas seletividades ideais.
Abstract: CO2 is considered the major contributor to the global warming phenomenon and, because of this, efforts to develop technologies that aim to reduce atmospheric CO2 have been motivated. The main capture strategies are based on CO2/N2 separation, referring to post-combustion of organic material. Another important application involves the purification of methane from natural gas, capturing CO2 from the mixture CO2/CH4, what also intendes to reduce damage in the equipment, since this gas becomes corrosive in the presence of water. Gas permeation with membranes has advantages in CO2 capture. In order to overcome performance limitations presented by polymeric membranes, mixed matrix membranes (MMM) have been widely studied. This research has the proposal of developing MMM made with polyurethane and silica nanoparticles, and studing their performance in the permeation of mixtures containing CO2. TPD tests showed that the incorporation of functionalized silica with primary and secondary amino groups in membranes improved the sorption capacity of CO2. The most promising results in the pure gas tests were obtained at 1 bar, indicating facilitated transport for both MMM with 2.5% (w/w) silica functionalized with primary amino groups (Si-NH2) and for the one that received the same silica load with secondary amino groups (Si-NHR). Membranes of PU with 2.5% Si-NH2 improved CO2/N2 and CO2/CH4 selectivities in 98.4% and 54.2%, respectively, while membranes of PU with 2.5% Si-NHR led to eenhancements of 82.6% and 60.7% for the same selectivities.
Keywords: Membrana de matriz mista
Captura de CO2
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Química

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