Preparação e caracterização de membranas de matriz mista com carvão ativado para aplicação em processos de captura de CO2

segunda-feira, janeiro 21, 2019

Autora: Ana Patrícia dos Santos Martins

Resumo: O trabalho desenvolvido ao longo desta tese de mestrado teve como principal objetivo a preparação e caracterização de membranas de matriz mista (MMMs) incorporadas com um carvão ativado (CA Anguard®5) e um carbon black (CB N326) para avaliação do seu potencial em processos de captura de CO2 de correntes de pós-combustão e purificação de biogás.

Ambos os carvões foram caracterizados através de análise termogravimétrica (TGA) para avaliação da sua estabilidade térmica, espectroscopia eletrónica de varrimento (SEM) de modo a determinar qual o tamanho médio de partícula; e no caso do CB N326 foi medido o equilíbrio de adsorção de N2 a 77 K (-196ºC), 30ºC, 50ºC e 80ºC. Foram preparadas MMMs com o CB N326 em concentrações de 5%,10%, 20% e 30% (p/p) e MMMs com 10%, 20%, 30%, 40% e 50% (p/p) de CA Anguard®5. As membranas foram caracterizadas através de análise termogravimétrica (TGA), com o objetivo de avaliar a sua estabilidade térmica; usando SEM para avaliar a dispersão do enchimento na matriz polimérica; ensaios de perfuração de modo a avaliar as propriedades mecânicas das membranas; medição de ângulos de contacto para avaliar a sua hidrofobicidade; e por fim ensaios de permeação, permitindo determinar a permeabilidade de cada uma das membranas preparadas aos gases puros N2, CH4 e CO2.

A caracterização do carvão CB N326 demonstrou que este sólido não tem potencial relevante na área de adsorção. Quanto às MMMs preparadas com ambos os carvões, foi possível concluir que se tratam de membranas termicamente estáveis até aos 200ºC, densas, com uma dispersão maioritariamente homogénea do enchimento, possuem características hidrofílicas e apresentam maior rigidez à medida que a concentração de carvão aumenta. A nível de permeação, as MMMs preparadas apresentam maior permeabilidade ao CO2 quando comparada com a matriz polimérica e a seletividade ideal CO2/N2 e CO2/CH4 aumenta para concentrações mais baixas de carvão.

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Fonte: Repositório Universidade Nova