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1 Grupo de Superficies y Materiales Porosos- Valladolid-España Universidad Nacional del Comahue-Argentina INCREMENTO DE LA SELECTIVIDAD Y LA PERMEABILIDAD DE CO 2 / CH 4 EN MEMBRANAS DE MATRIZ MIXTA CON NANOPARTÍCULAS DE ALÚMINA DE SUPERFICIE FUNCIONALIZADA
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2 Síntesis de membranas POLÍMERONANOPARTÍCULASINORGÁNICAS MEMBRANAS COMPUESTAS DE MATRIZ MIXTA ( MCMM MEMBRANAS COMPUESTAS DE MATRIZ MIXTA ( MCMM ) OBJETIVO: MEJORAR PARÁMETROS DE PERMOSELECTIVIDAD DURANTE LA SEPARACIÓN
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3 POLIIMIDA Estructura química de la unidad repetitiva Gran volumen libre Excelentes propiedades mecánicas y térmicas Buena permeabilidad Estable a lo largo del tiempo
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4 NANOPARTÍCULAS γ -Al 2 O 3 a b c Estructura química activa en la superficie de las partículas: a) γ-alúmina, b) partículas silanizadas c) partículas con PVP
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5 γ -Al 2 O 3 Red de Silanos Cadenas de PVP Partículas de γ -Alúmina Partículas Silanizadas Partículas con PVP Esquema de la estructura de las partículas empleadas como relleno para las MCMM
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6 Tamaño: Cálculos a partir de la densidad de cada material
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7 APLICACIONES: MEZCLAS CO 2 / CH 4 Resultados Experimentales aplicando el método de Time-lag Determinación Directa Difusividad (D) y Solubilidad (S) Determinación Indirecta Permeabilidad (P)
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8 Medidas de pemeabilidad
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10 Esquema de las distintas zonas por las que puede pasar la molécula de gas al atravesar la membrana en función del tipo de relleno usado para fabricar la MCMM Esquema de las distintas zonas por las que puede pasar la molécula de gas al atravesar la membrana en función del tipo de relleno usado para fabricar la MCMM
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11 FACTORES QUE MODIFICAN LA PERMEABILIDAD Y LA SELECTIVIDAD DE UN GAS EN MEMBRANAS MIXTAS Efectos del agregado de nanopartículas Actuación como inertes :Aumento de tortuosidad Propiedades permoselectivas inherente al gas permeante Modificación de las propiedades del polímero en contacto Creación de una interfase Variación en el volumen libre del polímero
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12 RESULTADOS
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13 DIAGRAMA TIPO ROBESON ROBESON (1991) ROBESON (2008) Alta rentabilidad comercial
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14 DIAGRAMA TIPO ROBESON representado la variación porcentual de las distintas selectividades
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15 OBSERVACIONES Para las membranas con partículas de alta Polaridad, debido a los grupos presentes en la superficie (grupos carbonilo para las partículas con PVP y grupos óxido en las partículas de alúmina) el Mecanismo de transporte modificado para el CO 2 es el difusivo γ -Al 2 O 3 c
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16 Para las membranas con partículas con pocos grupos polares (silanizadas) el Mecanismo de transporte modificado es el de solubilidad γ -Al 2 O 3
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17 CONCLUSIONES En un polímero de altas prestaciones permoselectivas como es el caso del 6F6F la introducción de nanopartículas puede mejorar de forma significativa las propiedades de las membranas. Las variaciones en las propiedades de permeación dependen de la naturaleza de las partículas empleadas y de los gases a separar. El empleo de partículas de tamaño nanométrico de γ- alúmina, γ-alúmina silanizada y γ-alúmina-PVP en el polímero, mejora de forma significativa la permeabilidad y la selectividad para la pareja de gases CO 2 /CH 4.
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18 El análisis de todas las propiedades de permeación (permeabilidad, difusividad y solubilidad) parecen indicar que cuando la interfase partícula polímero posee grupos polares se incrementa preferentemente la difusividad del gas más polar (CO 2 ) y cuando la interfase es más neutra se incrementa la solubilidad. Según varios autores las membranas de 6F6F son de gran interés para aplicaciones industriales. Las membranas mixtas superan los límites de Robeson, indicando un gran potencial en su aplicación.
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