SMAP

1. SMAP Grupo de Superficies y Materiales Porosos-Valladolid-España INCREMENTO DE LA SELECTIVIDAD Y LA PERMEABILIDAD DE CO2/ CH4 EN MEMBRANAS DE MATRIZ MIXTA CON NANOPARTÍCULAS DE ALÚMINA DE SUPERFICIE FUNCIONALIZADA Universidad Nacional del Comahue-Argentina

2. Síntesis de membranas POLÍMERO NANOPARTÍCULAS INORGÁNICAS MEMBRANAS COMPUESTAS DE MATRIZ MIXTA (MCMM) OBJETIVO: MEJORAR PARÁMETROS DE PERMOSELECTIVIDAD DURANTE LA SEPARACIÓN

3. POLIIMIDA Estructuraquímica de la unidad repetitiva • Estable a lo largo del tiempo • Gran volumen libre • Excelentes propiedades mecánicas y térmicas • Buenapermeabilidad

4. γ-Al2O3 γ-Al2O3 γ-Al2O3 a c b NANOPARTÍCULAS Estructura química activa en la superficie de las partículas: a) γ-alúmina, b) partículas silanizadas c) partículas con PVP

5. Cadenas de PVP Red de Silanos γ-Al2O3 γ-Al2O3 γ-Al2O3 Partículas de γ-Alúmina Partículas Silanizadas Partículas con PVP Esquema de la estructura de las partículas empleadas como relleno para las MCMM

6. Tamaño: Cálculos a partir de la densidad de cada material

7. APLICACIONES: MEZCLAS CO2 / CH4 Resultados Experimentalesaplicando el método de Time-lag Determinación Directa Permeabilidad (P) Determinación Indirecta Difusividad (D) y Solubilidad (S)

8. 7 3 9 A/D 8 6 2 1 4 5 Medidas de pemeabilidad

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

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

12. RESULTADOS

13. DIAGRAMA TIPO ROBESON ROBESON (2008) Alta rentabilidad comercial ROBESON (1991)

14. DIAGRAMA TIPO ROBESON representado la variación porcentual de las distintas selectividades

15. γ-Al2O3 c γ-Al2O3 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 CO2 es el difusivo

16. γ-Al2O3 Para las membranas con partículas con pocos grupos polares (silanizadas) el Mecanismo de transporte modificado es el desolubilidad

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 CO2/CH4 .

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 (CO2) 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.