Resumen

El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de diferentes variables en la morfología y permeabilidad al vapor de agua de membranas asimétricas. A diferencia de otros trabajos sobre inversión de fase inducida por vapor este trabajo se centra en la formación de una piel densa capaz de separar moléculas pequeñas como gases y en las propiedades de transporte de vapor de agua en lugar de agua líquida. También correlaciona las morfologías con la permeabilidad. Los resultados muestran que las mayores concentraciones de polímero dan lugar a una piel más densa y a una menor permeabilidad. 

Los índices de transmisión de vapor de agua variaron de 30 a 48 g/m².h en función de la morfología de la membrana. También muestran que, para membranas con el mismo tipo de capa de piel, la permeabilidad depende de la subcapa. Por último, los resultados sugieren que diferentes mecanismos fueron responsables de la formación de las membranas.

INTRODUCCIÓN

Las membranas han sido ampliamente estudiadas y aplicadas en varias separaciones como separaciones de gas y vapor, producción y purificación de agua, captura y secuestro de carbono, entre otros. La aplicación de procesos de separación mediante membranas requiere membranas con alto flujo y selectividad, características que pueden ajustarse no solo cambiando las propiedades de los materiales que forman la membrana, sino también cambiando la geometría y morfología de la membrana.

En cuanto a la morfología de la membrana, generalmente se prefieren las membranas asimétricas. En el caso de separaciones de gas y vapor, una capa superior de separación densa está soportada por una capa porosa que no debería imponer ninguna resistencia a la transferencia de masa. Estas membranas se producen mediante el proceso de inversión de fase que promueve la separación de fases de la solución polimérica al ponerla en contacto con un no solvente (generalmente agua). La inversión de fase puede ser desencadenada por varios procesos diferentes que incluyen, por ejemplo, la separación de fases inducida por no solvente (NIPS), la separación de fases inducida por vapor (VIPS) o la separación de fases inducida por temperatura (TIPS).

Debido a su importancia en la producción de membranas, el proceso de inversión de fase ha sido estudiado para determinar la influencia de diferentes variables en la morfología final. En estos estudios, se propusieron diferentes mecanismos de formación para explicar la formación de macrovoids, una morfología celular y una estructura interconectada y la capa densa. 

Entre esos mecanismos, dos de los estudios más recientes se basaron en la caracterización reológica de las soluciones poliméricas para correlacionar la morfología final con el enredamiento de las cadenas y el poder del solvente. Dependiendo del comportamiento reológico de las soluciones que está relacionado con el enredamiento de las cadenas y la calidad del solvente, las membranas finales pueden tener macrovoids o una morfología celular. Debido a que ambos estudios se centran en NIPS, no se discute la descomposición espinodal.

• Materias:Morfología Estructuras de membrana Permeabilidad
• Subjects:Morphology Membrane structures Permeability
• Palabras claves:Membranas asimétricas; Inversión de fase inducida por vapor; Permeación de vapor de agua
• Keywords:Asymmetric membranes; Vapor-induced phase inversion; Water vapor permeatio