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Publicação
Preparação e caracterização de membranas de matriz mista para separação de CO2
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Resumo(s)
O trabalho desenvolvido nesta tese teve como objetivo a preparação e caracterização de novas membranas com redes metal-orgânico (metal-organic frameworks - MOFs) e líquidos iónicos, para aplicação em processos de captura de CO2.
Foram preparados dois grupos distintos de membranas. O primeiro grupo correspondeu a membranas de Matrimid®5218 com diferentes concentrações do MOF Fe(BTC) (5%, 10%, 20% e 30% p/p). O segundo grupo consistiu em membranas de Matrimid®5218 com 2% de MOF (Zn-MOF-5 e Mg-MOF-74) e Matrimid®5218 com 2% destes MOFs com líquido iónico incorporado (TMGA e [C2mim][C(CN)3]).
As membranas foram caracterizadas recorrendo a diferentes técnicas: microscopia eletrónica de varrimento (SEM) para avaliar a morfologia das membranas e a distribuição do MOF no polímero Matrimid®5218; ensaios de perfuração para determinação das propriedades mecânicas das membranas; medição dos ângulos de contacto para determinar a hidrofilicidade das membranas; termogravimetria para avaliar a estabilidade térmica e, finalmente, ensaios de permeação gasosa para N2 e CO2, a 30 ºC.
Dos resultados obtidos verificou-se que todas as membranas preparadas são densas e que existe uma boa interação entre o polímero, os MOFs e líquidos iónicos. Verificou-se ainda que a adição de MOFs à matriz polimérica torna as membranas menos resistentes, mas que a adição de líquido iónico lhes confere flexibilidade. A análise aos ângulos de contacto revelou que a adição de Fe(BTC) torna as membranas hidrofóbicas, ao contrário do que se verificou para as membranas com MOF-5, MOF-74 e LI@MOF incorporado. A análise da termogravimetria revelou que a incorporação de MOF diminui a temperatura de degradação e aumenta a perda de massa das membranas, mas a adição de líquido iónico [C2mim][C(CN)3] pode tornar-se vantajosa. Os valores obtidos na permeação gasosa indicaram um aumento na permeabilidade das membranas com Fe(BTC), especialmente para a membrana com 30% Fe(BTC) e MOF-5 com TMGA.
Descrição
Palavras-chave
Captura de CO2 Matrimid®5218 Redes metal-orgânico Líquidos iónicos Membranas de Matriz Mista