Funcionalización de soportes cerámicos mediante recubrimientos nanométricos obtenidos a partir de disolventes eutécticos profundos (DES) para remover CO2

Abstract

RESUMEN:El desarrollo de nuevos disolventes ecológicos es uno de los temas clave en la química verde ya que sigue principios tales como baja toxicidad, sostenibilidad, biodegradabilidad y bajo costo. En investigaciones recientes, los disolventes eutécticos profundos (DES) mostraron ser buenos absorbentes para la captura de CO2 en procesos posteriores a la combustión o precombustión. En este trabajo se efectuó la síntesis de los DES de cloruro de colina-glicerina (ChCl-GlyOH), cloruro de colina-urea (ChCl-Urea), lisinato de colina (ChOH-Ly) y clorohidrato de monoetanolamina- etilendiamina (MEACl-EDA), a diferentes relaciones molares. Se llevó a cabo un análisis de resonancia magnética nuclear de protón y de carbono (RMN 1H y 13C) para conocer la composición de los DES sintetizados; siendo el DES de ChCl-GlyOH relación molar 1:2 el que obtuvo mejores resultados. Posteriormente se hizo el recubrimiento del DES de ChClGlyOH sobre los nanoporos de un soporte multicanal compuesto de TiO2-ZrO2-Al2O3 proporcionado por la empresa Likuid Nanotek, el cual se caracterizó mediante técnicas de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), microscopia de fuerza atómica (AFM), microscopia electrónica de barrido acoplada con difracción de rayos X (SEM-DRX) y RAMAN. Los resultados de los análisis de AFM, RAMAN y SEM (EDX), confirmaron la existencia de una película de DES sobre el soporte cerámico con un espesor de 4.28x10-8 m. La evaluación de la membrana de DES sobre el soporte cerámico para la separación de CO2 se efectuó mediante la obtención de la tasa de retención de gas (GTR) para obtener las permeancias de CO2 y N2 que fueron de 1.7x10-7 y 4.1x10-7 respectivamente. La permeabilidad de CO2 y N2 fueron de 21.7261 barrer y 52.398 barrer con una selectividad de 0.4146. Se encontró que la baja selectividad de la membrana no la hace efectiva para la separación de CO2. ABSTRACT: The development of new ecological solvents is one of the key issues in green chemistry as it follows principles such as low toxicity, sustainability, biodegradability and low cost. In recent research, deep eutectic solvents (DES) proved to be good absorbers for CO2 capture in post-combustion or pre-combustion processes. In this work the synthesis of choline chloride-glycerin DES (ChCl-GlyOH), choline chloride-urea (ChCl-Urea), choline lysinate (ChOH-Ly) and monoethanolamineethylenediamine hydrochloride (MEACl-EDA), at different molar ratios. A nuclear magnetic resonance analysis of proton and of carbono (RMN 1H and 13C) was carried out to know the composition of the DES synthesized; being the ChCl-GlyOH DES 1: 2 molar ratio the one that obtained the best results. Subsequently, the coating of the ChCl-GlyOH DES was made on the nanopores of a multichannel support composed of TiO2-ZrO2-Al2O3 provided by the company Likuid Nanotek, which was characterized by Fourier transform infrared (FTIR) techniques. Atomic force (AFM), scanning electron microscopy coupled with X-ray diffraction (SEMDRX) and RAMAN. The results of the analysis of AFM, RAMAN and SEM (EDX), confirmed the existence of a DES film on the ceramic support with a thickness of 4.28x10-8 m. The evaluation of the DES membrane on the ceramic support for the separation of CO2 was carried out by obtaining the gas retention rate (GTR) to obtain the CO2 and N2 permeances that were 1.7x10-7 and 4.1x10-7 respectively. The permeability of CO2 and N2 were 21.7261 sweeping and 52.398 sweeping with a selectivity of 0.4146. It was found that the low selectivity of the membrane does not make it effective for the separation of CO2.