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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846374
Título: | Membranas hidrofóbicas para a remoção de CO2 em espaços confinados utilizando contactores gás-líquido |
Autor(es): | Caetano, Vinicius de Freitas |
Orientador(es): | Habert, Alberto Claudio Kronemberger, Frederico de Araujo |
Palavras-chave: | Espaços confinados Remoção de Dióxido de Carbono (CO2) Membranas hidrofóbicas |
Áreas de conhecimento da DGPM: | Nanotecnologia |
Data do documento: | 2023 |
Editor: | Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) |
Descrição: | Esta dissertação desenvolveu membranas compostas microporosas hidrofóbicas, destinadas à remoção de CO2, utilizando contactores gás-líquido, em espaços confinados. Para ampliar a hidrofobicidade da superfície da membrana, aplicou-se a técnica de recobrimento por spray, utilizando nanopartículas de sílica (NPSi) e polidimetilsiloxano (PDMS). As NPSi formaram uma fina camada com o PDMS, criando estruturas hierárquicas micro-nano que aumentaram a rugosidade da superfície e, consequentemente, sua hidrofobicidade. As membranas foram avaliadas quanto a morfologia, hidrofobicidade, permeabilidade e quanto ao fluxo de remoção de CO2 na absorção gás-líquido utilizando uma solução de NaOH 0,01M como líquido absorvedor. Estabeleceram-se correlações entre a dispersão de NPSi-PDMS e a quantidade de recobrimentos, verificando-se um aumento da hidrofobicidade, redução da permeabilidade e incremento na pressão de ruptura. Após o recobrimento, a membrana comercial apresentou melhorias no ângulo de contato, de 130,6° para 149,5°, e na pressão de ruptura, de 3 para 4 bar, apresentando redução no fluxo permeado de CO2 de 2,51 x 10-2 mol m-2 s-1 para 1,05 x 10-2 mol m-2 s-1. O suporte de PVDF sintetizado, inicialmente com superfície hidrofílica (64,4°), demonstrou um aumento para 149° após o recobrimento, além de elevar a pressão de ruptura de 1 para 5 bar, permitindo um desempenho de remoção de CO2 de 1,57 x 10-2 mol m-2 s-1. Considerando os incrementos no ângulo de contato e na pressão de ruptura, bem como a observação de que a tecnologia de contactores de membrana sofre uma redução na eficiência de remoção de CO2 com o passar do tempo, devido ao molhamento dos poros, as membranas desenvolvidas neste estudo demonstram ser promissoras para aplicações de longa duração e para a remoção de CO2 em ambientes confinados. |
Abstract: | This dissertation developed hydrophobic microporous composite membranes, intended for CO2 removal using gas-liquid contactors in confined spaces. To enhance the membrane surface hydrophobicity, the spray coating technique was employed, utilizing silica nanoparticles (SiNP) and polydimethylsiloxane (PDMS). SiNP formed a thin layer with PDMS, creating micro-nano hierarchical structures that increased the surface roughness and consequently its hydrophobicity. The membranes were evaluated for morphology, hydrophobicity, permeability, and CO2 removal flux in gas-liquid absorption using a 0.01M NaOH solution as the absorbing liquid. Correlations were established between the SiNP-PDMS dispersion and the number of coatings, resulting in increased hydrophobicity, enhanced liquid entry pressure (LEP) and reduced permeability. After coating, the commercial membrane exhibited improvements in contact angle, from 130.6° to 149.5°, and LEP, from 3 to 4 bar, with a decrease in permeated CO2 flux from 2.51 x 10-2 mol m-2 s-1 to 1.05 x 10-2 mol m-2 s-1. The initially hydrophilic PVDF support, with a surface angle of 64.4°, showed an increase to 149° after coating, along with a rise in LEP from 1 to 5 bar, enabling a CO2 removal performance of 1.57 x 10-2 mol m-2 s-1. Considering the increases in contact angle and LEP, as well as the observation that membrane contactor technology experiences reduced CO2 removal efficiency over time due to pore wetting, the membranes developed in this study demonstrate promise for long-term applications and CO2 removal in confined environments. |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846374 |
Tipo: | Dissertação |
Aparece nas coleções: | Ciência, Tecnologia e Inovação: Coleção de Dissertações |
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