Revista de ciencia y tecnología de membranas

Abstracto

Transformación de membranas cerámicas comerciales en una primera etapa de membranas para la separación de CO2 postcombustión

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

Este informe describe cómo las membranas cerámicas tubulares comerciales, diseñadas inicialmente para la filtración de líquidos, pueden modificarse para proporcionar los componentes de separación básicos de una primera etapa de tratamiento y enriquecimiento de gases de combustión en la separación de CO2 posterior a la combustión. Las membranas cerámicas de nanofiltración (NF) tubulares disponibles comercialmente se convirtieron en una membrana para la separación de CO2 mediante un proceso de dos pasos que incluye un revestimiento cerámico adicional y un injerto químico. La combinación de revestimiento cerámico e injerto químico modifica drásticamente las propiedades de la membrana y convierte la membrana diseñada inicialmente para la filtración de líquidos en una membrana que muestra una selectividad de CO2 frente a N2 opuesta a la selectividad basada en Knudsen, con una selectividad ideal de CO2:N2 de 2,3. Un segundo paso de este estudio abordó la reducción del costo de la membrana, comenzando con un soporte cerámico de ultrafiltración (UF) de 200 nm fabricado específicamente para esta aplicación en lugar de una membrana NF. Después de recubrir con éxito una membrana cerámica de 5 nm y otra de 1 nm, esta membrana, injertada con una molécula de fluorosilano comercial, se probó en permeación de gas puro de CO2 y N2, con una selectividad ideal CO2:N2=3. Finalmente, la misma membrana, injertada con glymo, se probó frente a la separación de una mezcla de CO2 (20%):N2 (80%) y en función del corte de etapa de permeación. Se obtuvo una selectividad de CO2:N2 de 4 para un corte de etapa de 0,5, e incluso mayor (selectividad de CO2:N2=14) para cortes de etapa bajos que se utilizan habitualmente para probar membranas de polímeros densos. Estos resultados demuestran que las membranas porosas cerámicas comerciales se pueden utilizar como elementos de partida para una primera etapa de limpieza de gases de poscombustión de CO2 y enriquecimiento de CO2.