Membranas de alto desempenho baseadas em polímeros de líquidos iônicos para separação de CO2 dos gases de combustão

Três líquidos iônicos à base de imidazólio funcionalizados com vinyl: 1-vinil-3-etilimidazolium dicianamida (veimdca), 1-vinil-3-butilimidazolium dicianamida (vbimdca) e 1-vinil-3-heptilimidazolium dicianamida (vhimdca) foram sintetizados e polimerizados por UV para formar membranas autossustentadas. As permeabilidades de gases puros de CO2 e N2 dessas membranas recentemente desenvolvidas adquiridas a 1 atm e 35 °C aumentaram com o aumento no número de grupos N-alquilo nos monômeros, mas suas seletividades ideais de CO2–N2 diminuíram. Os três monômeros funcionalizados com vinyl foram misturados com três RTILs livres: 1-etil-3-metilimidazolium dicianamida (emimdca), 1-etil-3-metilimidazolium tetracianoborato (emimB(CN)4) e 1-etil-3-metilimidazolium tetracianoborato (emimBF4) e posteriormente submetidos à polimerização UV para formar as membranas compostas de poli(RTIL)–RTIL. A incorporação de RTILs livres não apenas aumenta significativamente a permeabilidade ao CO2, mas também melhora consideravelmente a seletividade CO2–N2. O melhor desempenho de separação é alcançado para as membranas compostas poli(vbimdca)–emimB(CN)4 (1 : 2) e poli(vbimdca)–emimdca (1 : 2), que têm permeabilidades de CO2 de 340 e 273 barrers e seletividades de CO2–N2 de 42 e 53, respectivamente, a 1 atm e 35 °C. As permeabilidades de gás misto dessas duas membranas compostas são de 297 e 253,5 barrers com correspondentes seletividades CO2–N2 de 38,8 e 50,6, respectivamente, usando uma mistura de gás CO2–N2 50 : 50 a 2 atm e 35 °C. Essas duas membranas compostas têm desempenho de separação muito próximo ao limite superior de Robeson de 2008, sugerindo seu potencial para aplicações industriais, especialmente para o tratamento de gases de combustão pós-combustão.