Revista de Ingeniería Química Avanzada

Abstracto

Evaluación y caracterización de membranas mesoporosas compuestas para la esterificación de ácido láctico y etanol

Edidiong Okon, Habiba Shehu y Edward Gobina

Recientemente, el uso de membranas mesoporosas compuestas inorgánicas en las industrias químicas ha recibido mucha atención debido a una serie de ventajas excepcionales que incluyen estabilidad térmica y robustez. Las membranas mesoporosas inorgánicas pueden eliminar selectivamente el agua del producto de reacción durante las reacciones de esterificación láctica para mejorar el rendimiento del producto. En este trabajo, se probó la caracterización y evaluación de una membrana mesoporosa catalítica con un tamaño de poro de 15 nm con diferentes gases portadores antes de emplear los gases para el análisis del producto de esterificación de ácido láctico y etanol con cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). La membrana se recubrió una vez con solución de sílice antes de la prueba de permeación con gases portadores. Se utilizaron helio (He), nitrógeno (N2), argón (Ar) y dióxido de carbono (CO2) para las pruebas de permeación realizadas a la presión de alimentación de 0,10–1,00 bar y a la temperatura de 413 K. El caudal de gas mostró un aumento con respecto a la presión de alimentación, lo que indica que el flujo de Knudsen es el mecanismo de transporte dominante. El orden del caudal de gas con respecto a la caída de presión de alimentación fue Ar>CO2>He>N2. La característica morfológica de la membrana se determinó utilizando microscopía electrónica de barrido acoplada a un analizador de rayos X de energía dispersiva (SEM/EDXA). El resultado SEM de la membrana mostró la distribución de la sílice en la superficie de la membrana. El área superficial y la distribución del tamaño de poro de la membrana de sílice se analizaron utilizando el método de adsorción/desorción de nitrógeno líquido. Los resultados del área superficial obtenidos a partir de la isoterma Brunauer-Emmett-Teller (BET) para las membranas recubiertas por inmersión 1.ª y 2.ª fueron 1,497 y 0,253 m2/g, mientras que las curvas Barrette-Joyner-Halenda (BJH) para el tamaño de poro de las membranas recubiertas por inmersión 1.ª y 2.ª fueron 4,184 y 4,180 nm respectivamente, correspondientes a una estructura mesoporosa en el rango de 2-50 nm. Las isotermas BET de las membranas de sílice mostraron una isoterma tipo IV con histéresis. La curva BJH para la membrana recubierta por segunda inmersión mostró una reducción del 4 % en el tamaño de poro después del proceso de modificación.