Síntesis y desarollo de membranas poliméricas composites de alto rendimiento para la captura de CO₂

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dc.contributor.advisorMuvdi Nova, Carlos Jesús
dc.contributor.advisorJonquières, Anne
dc.contributor.authorVelasco Rueda, María Valentina
dc.contributor.evaluatorNabarlatz, Débora Alcida
dc.contributor.evaluatorRamírez Caballero, Gustavo Emilio
dc.date.accessioned2025-09-16T19:50:11Z
dc.date.available2025-09-16T19:50:11Z
dc.date.created2025-09-09
dc.date.issued2025-09-09
dc.description.abstractPara abordar los desafíos asociados al cambio climático y al calentamiento global, los procesos de separación mediante membranas se consideran soluciones industriales innovadoras. Entre los diferentes materiales poliméricos empleados en membranas, las membranas de matriz mixta (MMM, por sus siglas en inglés) resultan altamente prometedoras para la captura de CO₂. En este trabajo, se seleccionó como nueva matriz polimérica elastomérica un poli(urea-imida) segmentado con un alto contenido de poli(óxido de etileno) (70 % en peso), el cual fue dopado con la estructura metal-orgánica ZIF-8. La introducción de esta nueva matriz polimérica, junto con la optimización del método de “preacondicionamiento” (priming), permitió alcanzar cargas de ZIF-8 excepcionalmente elevadas, hasta un 70 % en volumen. Se emplearon diversos métodos fisicoquímicos para estudiar la influencia de las interacciones entre el relleno y el polímero sobre la morfología de la membrana. Las propiedades de permeación de CO₂ y N₂ se evaluaron mediante mediciones de time-lag para gases puros, bajo condiciones estándar de captura postcombustión de CO₂ (2 bar y 35 °C). Se obtuvieron resultados muy prometedores para la carga más alta de ZIF-8 (70 % vol), con un incremento significativo en la permeabilidad al CO₂ (PCO₂ = 471 Barrer, equivalente a un aumento de 8.5 veces en comparación con el polímero sin modificar) y una selectividad ideal relativamente alta (αCO₂/N₂ = 30.2). El modelado del desempeño de las MMM se llevó a cabo exitosamente mediante el modelo de Maxwell, logrando un buen ajuste incluso para contenidos elevados de ZIF-8 (hasta 60 % vol).
dc.description.abstractenglishAddressing the challenges of climate change and global warming, membrane separation processes are considered as innovative industrial solutions. Among different membrane materials, mixed matrix membranes are very promising for CO2 capture. In this work, a segmented poly(urea-imide) with high poly(ethylene oxide) content (70 % wt) was selected as a new rubbery polymer matrix and was doped with the metal organic framework ZIF-8. The new polymer matrix and the optimization of the “priming” method enabled to obtain very high ZIF-8 loadings up to 70 % vol. Various physicochemical methods were used to study the influence of filler/polymer interactions on the membrane’s morphology. The CO2 and N2 permeation properties were evaluated by time-lag measurements for both pure gases under standard conditions for CO2 post-combustion capture (2 bar and 35 ◦C). Very promising membrane performances were achieved for the highest ZIF-8 loading (70 % vol) with a strong increase of the CO2 permeability PCO2 = 471 Barrer (x 8.5 compared to the pristine polymer) and a relatively high ideal selectivity αCO2/N2 = 30.2. The modeling of the MMM’s performances was successfully achieved with Maxwell model up to high ZIF-8 content (60 % vol).
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/46237
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPolímero
dc.subjectMembranas para la captura de CO2
dc.subjectMembranas a matriz mixta
dc.subjectPUI
dc.subjectRed metalorgánica
dc.subjectMembranas
dc.subject.keywordPolymer
dc.subject.keywordMixed Matrix membranes
dc.subject.keywordCarbon capture
dc.subject.keywordMetal organic framework
dc.subject.keywordMembranes
dc.titleSíntesis y desarollo de membranas poliméricas composites de alto rendimiento para la captura de CO₂
dc.title.englishSynthesis and development of high-performance composite polymer membranes for CO₂ capture
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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