Preparacion y caracterizacion de diferentes tipos de mebranas para separacion de gases. Estudio de los factores que influyen en las propiedades de permeacion

Resumo

El objetivo de este trabajo es el estudio de la preparación y caracterización por diferentes técnicas de membranas de naturaleza diversa, poliméricas y mixtas, para ser empleadas como materiales en la separación de gases, centrándose en las aplicaciones de purificación del gas natural (C02/CH4) y la separación de aire (02/N2).%&/En el capitulo 1 hemos introducido un breve resumen de los procesos de separación a través de membranas que se pueden llevar a cabo a escala industrial y de laboratorio. Posteriormente, centrándonos en separación de gases, se describen los fenómenos de transporte, los mecanismos de separación de gases en membranas y las aplicaciones más importantes en las que se está trabajando.%&/ Las determinaciones experimentales de diversas propiedades de los materiales estudiados (las propias membranas o sus constituyentes) han requerido la utilización de técnicas muy diversas. Asi, en el capítulo 2 se describen brevemente aquellas técnicas más empleadas y que resultan de interés, desde el punto de vista de la caracterización física, química y estructural que se han utilizado en mayor o menor medida en este trabajo. %&/ El capítulo 3 está dedicado al diseño, montaje y puesta en marcha del sistema de permeación de gases basados en métodos barométricos para determinar la permeabilidad de gases puros y su selectividad ideal. Dicha parte fue la primera que se llevó a cabo experimentalmente. A continuación se describe la técnica del "time lag" empleada en el cálculo de los valores de permeabilidad que se han medido con los sistemas barométricos y las propiedades de transporte derivadas de ello.%&/ El capítulo 4 está dedicado a las membranas poliméricas densas. Los polímeros empleados son de naturaleza y procedencia diversa. Desde polímeros comerciales como poliimidas, polieterimidas, polisulfonas y copolímeros, suministrados por distintas empresas como General Electric, Bayer, Lanxess, Gharda, Moco o Ciba Geigy, a otros sintetizados por distintos grupos de investigación con los que se ha colaborado. Aquí debemos destacar los polímeros de altas prestaciones diseñados y desarrollados por el Departamento de Química Macromolecular del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros del CSIC de Madrid. Con ellos se prepararon membranas controlando factores como la concentración del polímero, la selección del disolvente y la evaporación controlada de éste y se caracterizaron para separación de gases. %&/ El capítulo 5 está dedicado a las Membranas Compuestas de Matriz Mixta, MCMM, en las que una matriz polimérica y un relleno, normalmente inorgánico, actúan como un único material para separación de gases. Para prepararlas se utilizaron distintos polímeros de los estudiados en el capítulo anterior y como rellenos, carbones activos de distintas propiedades o partículas inorgánicas con tamaños en la escala nanométrica. Las membranas preparadas a partir de estas nanopartículas reciben el nombre de nanomembranas. Estos materiales se caracterizaron por técnicas microscópicas para estudiar las relaciones existentes entre las propiedades de transporte y la estructura de las mismas.%&/ Otro tipo de membranas que son estudiadas por presentar elevadas permeabilidades y selectividades son las asimétricas. En el capítulo 6 se presentan estudios de membranas integrales asimétricas utilizando una poliimida comercial y formadas por una capa selectiva delgada y un soporte microporoso que no opone resistencia al flujo de materia.%&/ El capítulo 7 recoge las conclusiones más importantes a las que ha dado lugar este trabajo y algunas propuestas o consideraciones que se harán en el futuro para seguir desarrollando este tipo de materiales y las técnicas de caracterización de membranas para separación de gases.%&/ El apartado anexo hace referencia al cálculo de los errores que se cometen en la determinación de la permeabilidad y las variables relacionadas con ella. También se muestran las características de los gases empleados.%&/ Al final de cada capítulo se presenta la bibliografía que ha sido empleada en el desarrollo del trabajo