Preparo de membranas de carbono suportadas para separação de gases a partir de diferentes configurações

Abstract

O desenvolvimento de processos capazes de substituir os meios tradicionais de separação de misturas, de forma eficiente e energicamente econômica, é de suma importância no contexto global de preservação dos recursos naturais. O presente trabalho visa o desenvolvimento de membranas de carbono para separação de gases através de diferentes configurações, como a estrutura do polímero precursor e a rampa de aquecimento no processo de pirólise. Utilizou-se poli(éter imida) como polímero precursor, solubilizado em n-metil-2-pirrolidona. Suportes cerâmicos de alumina foram recobertos com esta solução. Foram formadas membranas poliméricas com estruturas densa e porosa a partir de técnicas de inversão de fases distintas. Submeteram-se as membranas a dois processos de pirólise, com taxa de aquecimento constante ou segmentada por isoterma. Realizou-se um estudo comparativo da performance e da estrutura das membranas formadas, de modo a elucidar a influência dos dois parâmetros na conformação final do material. Notou-se que a formação de membranas de carbono a partir de todas as configurações utilizadas. A espessura da camada seletiva sofreu influência do tratamento térmico utilizado, sendo produzidas membranas mais espessas com a presença de patamar isotérmico no processo de pirólise. Não foram notadas intrusões das membranas de carbono nos suportes cerâmicos em todas as configurações de membranas produzidas, sendo formada uma película superficial de carbono. Membranas poliméricas de estrutura porosa geraram membranas de carbono que apresentaram uma microestrutura com maior grau de desordem. A composição das membranas geradas manteve-se dentro de uma faixa estreita, não sendo observadas diferenças bruscas no teor elementar. O mecanismo de permeação predominante nas membranas produzidas foi a adsorção seletiva, com casos pontuais de peneira molecular e difusão de Knudsen.