Produção de Membranas Inorgânicas com Zeólitas SSZ-13 para Separação de Gases.
Zeólita SSZ-13, síntese assistida por micro-ondas, monólitos cerâmicos, freeze-casting, membranas inorgânicas.
Neste estudo, foram desenvolvidas membranas inorgânicas do tipo SSZ-13/α-Al2O3, com foco em aplicações futuras para a separação gasosa de componentes do gás natural. A produção envolveu a otimização do suporte cerâmico por freeze-casting e o desenvolvimento da fase ativa de zeólita SSZ-13 por diferentes métodos de síntese, com destaque para a rota assistida por micro-ondas. O estudo dos suportes cerâmicos evidenciou que o tipo de dispersante utilizado no processo de freeze-casting impactou significativamente as propriedades microestruturais e mecânicas. Monólitos preparados com o dispersante ácido cítrico apresentaram porosidade de até 60,4%, elevada conectividade entre os poros e resistência à compressão de até 7,9 MPa, características adequadas para seu uso como substrato de membranas. Na síntese da zeólita SSZ-13, a escolha do contra-íon revelou que o potássio (K+) favoreceu a formação de cristais cúbicos altamente cristalinos e homogêneos. Além disso, a aplicação de radiação micro-ondas combinada com a adição de sementes permitiu reduzir drasticamente o tempo de síntese (4 dias para 60 minutos) e o tamanhos dos cristais (0,645 ± 0,016 μm). A zeólita SSZ-13_MW60 apresentou ainda elevada cristalinidade (97%) e grande área superficial (694,9 m2∙g-1), evidenciando seu potencial como fase ativa em membranas. As membranas produzidas por dip-coating, utilizando as sementes SSZ-13_MW60 e K⁺_SSZ-13_H4, exibiram camadas zeolíticas finas e homogêneas, com espessuras entre 1,86 e 6,43 μm, e alto recobrimento sobre os suportes de α-Al2O3. Estudos teóricos de adsorção (IAST) demonstraram elevada seletividade para CO2 nas misturas CO2/CH4 e CO2/N2, reforçando o potencial da SSZ-13_MW60 como fase ativa em processos de separação gasosa. Dessa forma, os resultados obtidos confirmam o sucesso na produção de membranas SSZ-13/α-Al2O3 com propriedades estruturais e adsortivas otimizadas para sua fase ativa, estabelecendo parâmetros importantes para estudos futuros voltados à otimização do desempenho e aplicação de membranas zeolíticas em processos de separação de misturas de gases contidos no gás natural.