Jornal de Ciência e Tecnologia de Membranas

Abstrato

Transformação de membranas cerâmicas comerciais num primeiro estágio de membranas para separação de CO2 pós-combustão

Sophie Cerneaux, Vincent Germain, Gil Francisco, David Cornu, Cédric Loubat, Eric Louradour, André Larbot e Eric Prouzet

Este relatório descreve como as membranas cerâmicas tubulares comerciais, inicialmente concebidas para a filtração de líquidos, podem ser modificadas para fornecer os componentes de separação do núcleo de uma primeira fase de tratamento e enriquecimento de gases de combustão na separação de CO2 pós-combustão. As membranas cerâmicas tubulares de Nanofiltração (NF) disponíveis comercialmente foram transformadas numa membrana para separação de CO2 por um processo de duas etapas, incluindo revestimento cerâmico adicional e enxerto químico. A combinação de revestimento cerâmico e enxertia química modifica drasticamente as propriedades da membrana e transforma a membrana inicialmente concebida para a filtração de líquidos numa membrana que apresenta uma seletividade CO2 vs N2 no oposto da seletividade baseada em Knudsen, com uma seletividade CO2:N2 ideal de 2,3. Uma segunda etapa deste estudo abordou a redução do custo da membrana, começando com um suporte cerâmico de baixa ultrafiltração (UF) 200 nm fabricado especificamente para esta aplicação em vez de uma membrana de NF. Após o revestimento bem sucedido de membranas cerâmicas de 5 nm e 1 nm, esta membrana, enxertada com uma molécula comercial de fluorosilano, foi testada em permeação de gás puro de CO2 e N2, com uma seletividade ótima CO2:N2=3. Por fim, a mesma membrana, enxertada com glymo, foi testada contra a separação de uma mistura de CO2 (20%):N2 (80%) e em função da fase de permeação-corte. Uma seletividade de CO2:N2 de 4 foi obtida para um corte de estágio de 0,5, e ainda maior (seletividade de CO2:N2 = 14) para cortes de estágio baixos geralmente utilizados para testar membranas poliméricas densas. Estes resultados demonstram que as membranas cerâmicas porosas comerciais podem ser utilizadas como elementos iniciais para uma primeira etapa de limpeza de gases pós-combustão de CO2 e enriquecimento de CO2.