Separación de mezclas agua-propanol usando membranas de preevaporación PDMS

Separating a water-propanol mixture using PDMS pervaporation membranes

La recuperación y purificación de disolventes orgánicos en la química farmacéutica resulta de gran importancia para la economía y el medio ambiente. La separación de mezclas de agua/alcohol por el proceso de pervaporación se llevó a cabo a través de membranas hidrofóbicas. En este trabajo se estudia el rendimiento de las membranas de polidimetilsiloxano (PDMS) para la deshidratación de mezclas agua/propanol por el proceso de pre evaporación. El PDMS es reconocido por su selectividad de permeabilidad al alcohol preferentemente en mezclas de agua/alcohol durante el pre evaporación debido a su tamaño molecular, aunque aún se presente penetración de agua a través de la membrana hidrofóbica. Se utilizó una unidad de pre evaporación a escala de laboratorio para el estudio de esta membrana de separación evaluando características en términos de pervaporación como el flujo y la selectividad de los canales con un contenido máximo de masa de agua y de 30 °C a 50 °C. El flujo de propanol/agua fue observado al variar la temperatura. A pesar que el PDMS presentó buenas características para la separación de mezclas de agua/propanol, el factor de separación y el flujo de pervaporación disminuyen a medida que el contenido de agua en la carga aumenta. La membrana PDMS resultó ser muy eficiente para concentraciones de a-gua de menos de 0.3, lo que corresponde al total del flujo de transferencia máxima.

Introducción

La pervaporación es un proceso de fraccionamiento completo a través de membranas poliméricas en el que las características de separación pueden verse influidas por la composición de la mezcla que se está tratando. Este proceso se utiliza habitualmente para eliminar un contaminante de una mezcla líquida. Es muy atractivo cuando se trata de evitar la composición azeotrópica. Para mejorar el flujo de transferencia, es preferible elegir una membrana polimérica en estado viscoelástico, ya que esto permite una mayor solubilidad de las impurezas a separar. A diferencia de la separación de mezclas de gases, las membranas utilizadas se encuentran en estado cristalino o semicristalino (Mulder, 1996). El mecanismo de disolución-difusión se adopta generalmente para explicar el fenómeno de la pervaporación, especialmente en el fraccionamiento de mezclas de hidrocarburos o de hidrocarburos halogenados. La pervaporación de mezclas líquidas difiere de la permeación de un solo componente en que la solubilidad y la difusividad de un componente de la mezcla pueden verse afectadas significativamente por la permeación de los otros componentes; como se observó en la separación de la mezcla benceno/hexano/polietileno, que se pervapora considerablemente más rápido que cualquiera de los componentes por separado (Huang y Lin, 1968). Estos resultados inesperados de permeabilidad se deben al aumento de la velocidad de fusión de las especies lentas retenidas por la presencia de las especies coexistentes.