Zeitschrift für Membranwissenschaft und -technologie

Abstrakt

Im Sol-Gel-Verfahren hergestellte Hybridmembranen auf Basis von Silica-Polyvinylacetat zur Methananreicherung aus Biogas

Quechulpa-Pérez P, Pérez-Robles JF, Pérez-de Brito AF und Avilés-Arellano LM

Die Nutzung alternativer Energien als Ersatz oder zur Minderung fossiler Brennstoffe ist eines der wichtigsten Ziele unserer modernen Gesellschaft. Derzeit konzentriert sich die Forschung auf die Produktion und Nutzung von Biokraftstoffen wie Biogas. Das produzierte Biogas (hauptsächlich bestehend aus Methan, CH4) enthält jedoch verschiedene unerwünschte Gase wie Stickstoff, N2; Kohlendioxid, CO2 und Schwefelverbindungen. Daher ist es sehr wichtig, diese Gase zu reduzieren und die Konzentration von Methangas zu erhöhen. In diesem Zusammenhang arbeitet unsere Forschungsgruppe an einigen Arten von Hybridmembranen, um die Qualität von Methangas im Biogas zu erhöhen und die Konzentration anderer Gase zu verringern. Die Gastrennung wurde mithilfe von Hybridmembranen durchgeführt, die im Sol-Gel-Verfahren auf Basis von Kieselsäure (SiO2) und Polyvinylacetat, PVAc, hergestellt wurden. Das Material für die Membranen wurde unter Verwendung unterschiedlicher SiO2-Konzentrationen (% Gew./Gew.) und vier verschiedener Lösungsmittel (Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol in unterschiedlichen Molarverhältnissen) hergestellt, um das für den Prozess erforderliche Wasser und das Tetraethylorthosilikat (TEOS), also den Vorläufer von Siliciumdioxid, kompatibel zu machen. Wir stellten fest, dass sich die Porosität der Membranen je nach dem für die Herstellung des Hybridmaterials verwendeten Lösungsmittel änderte. Die besten Membranen wurden mit Methanol als Lösungsmittel erzielt. Bei Verwendung anderer Lösungsmittel waren die erhaltenen Membranen hingegen von schlechter Qualität und wiesen zahlreiche mit dem Auge sichtbare Mikrorisse auf, weshalb sie verworfen wurden. Für die Gastrennungstests wurden reine Gase bei niedrigem Druck, ähnlich denen in Biovergärungsanlagen, verwendet, um die Hybridmembranen zu testen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Diffusionsgase in folgender Reihenfolge auftreten: H2, CH4, N2 und CO2. Dies wurde durch die Verwendung eines Gasgemischs bestätigt, wie gezeigt.