Desarrollo De Un Sistema De Separación De Gases Mediante Membranas

DESARROLLO DE UN SISTEMA
DE SEPARACIÓN DE GASES
MEDIANTE MEMBRANAS
HÍBRIDAS POLÍMERO - ZEOLITA


ÍNDICE


Introducción y objetivos



Procedimiento experimental





Resultados de membranas híbridas





Preparación de membranas híbridas
Sistema de separación de gases

Caracterización
Separación de gases

Conclusiones

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
IndustriaQuímica



Separación de
gases
Mezcla H2/CH4

Destilación
Adsorción
Absorción

Membranas

Membrana: material que actúa de barrera entre dos fluidos y que

restringe o favorece el movimiento de uno o más componentes de
dichos fluidos a través de ella mediante la acción de una fuerza
impulsora.

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS


Membranas poliméricas

Bajo coste
Fácilprocesamiento



Bajas propiedades separativas
Baja estabilidad térmica y química

Membranas híbridas polímero-zeolita

Introducción de
tamices nanoporosos
en matrices
poliméricas

Estabilidad térmica y química
Propiedades separativas

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS


Zeolita Nu-6(2) de alta área superficial o exfoliada

CTMA+

Nu-6(1)

80 ºC
pH = 9

calcinación

Área sup.= 300 m2/g

calcinación

Nu-6(2) exfoliada

Nu-6(2)

Menor relación
espesor/superficie

Área sup. = 60 m2/g

Mayor superficie de contacto
con polímero

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS


Permeabilidad: capacidad de las moléculas gaseosas para pasar
a través de una membrana.
PA 
unidad de medida





QA d
ap A

10 10 cm 3 ( STP )  cm
1Barrer 
cm 2  s  cmHgSelectividad: capacidad de una membrana para separar un gas
“A” de otro gas “B” para una mezcla binaria.
P
S AB  A
PB
Separación de gases a nivel industrial:



Alta permeabilidad
Alta selectividad

menor área de membrana
mayor pureza del gas más permeable “A”

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS


Matrimid®

Polímeros comerciales termorígidos:


Polisulfona Udel® Tg = 190 ºC

Poliimida Matrimid® Tg = 313 ºC

Udel®

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS


OBJETIVO
mejora separación mezcla
H2/CH4 mediante la zeolita Nu-6(2) alta área
superficial en polímeros comerciales.
CH4

H2

Diámetro (Å)
H2
CH4
Nu-6(2) exfoliada

3,8

Nu-6(2) exfoliada
Polímero

2,9
3,2

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS








Diseño y puesta a punto sistema separaciónmezcla
H2/CH4 con microcromatógrafo de gases en línea.
Preparación de membranas híbridas a partir de
polímeros comerciales y zeolita Nu-6(2) exfoliada.
Caracterización de las membranas preparadas
mediante diferentes técnicas de análisis.
Aplicación de las membranas a la separación H2/CH4.

ÍNDICE


Introducción y objetivos



Procedimiento experimental





Resultados demembranas híbridas





Preparación de membranas híbridas
Sistema de separación de gases

Caracterización
Separación de gases

Conclusiones

PREPARACIÓN DE MEMBRANAS HÍBRIDAS

Disolvente / material inorgánico + polímero

90 / 10 % peso

SISTEMA DE SEPARACIÓN DE GASES

SISTEMA DE SEPARACIÓN DE GASES

QAd
PA 
ap A

S AB

PA

PB

ÍNDICE


Introducción yobjetivos



Procedimiento experimental





Resultados de membranas híbridas





Preparación de membranas híbridas
Sistema de separación de gases

Caracterización
Separación de gases

Conclusiones

Membranas híbridas Udel® - Nu-6(2)
exfoliada
Análisis termogravimétrico (TGA)
0
Membrana tratada
térmicamente

-2
-4
-6
-8
-10

Membrana antes deltratamiento térmico
d%/dT (u.a.)

Variaciَ n peso [%]



-12
100

200

300

Temperatura [C]

-14
0

100

200

300

Temperatura [‫؛‬C]

400

500

Membranas híbridas Udel® - Nu-6(2)
exfoliada


Análisis termogravimétrico (TGA)
0% Nu-6(2)
3,0% Nu-6(2)
7,2% Nu-6(2)
13,9% Nu-6(2)

-100

100

500

600

700

300

400

26,7

7,20

13,9

8,11...