Preparation of tubular alumina-based membranes incorporated with coal fly ash and application as support to ZSM-5 membranes - Rocha, Melissa Rodrigues de la (2021)
Les membranes synthétiques sont de plus en plus utilisées dans différentes applications pour la concentration, le fractionnement et la purification efficaces des composants présents dans les solutions, ainsi que dans les mélanges de liquides ou de gaz. Les membranes céramiques ont un grand potentiel par rapport aux membranes polymères pour des applications à haute température, à haute pression et dans des environnements agressifs. Cependant, la préparation des membranes céramiques est coûteuse. La cendre volante de charbon (CFA, de l'anglais coal fly ash) est un sous-produit de la combustion du charbon dont les qualités structurelles, principalement composées d'oxydes de silice et d'alumine, sont une matière première appropriée et peu coûteuse qui peut être ajoutée à des membranes céramiques. Ainsi, l'objectif principal de ce travail est de préparer et de caractériser des membranes tubulaires à base d'alumine incorporées avec la CFA, sans additif et sans liant, en utilisant la méthode de coulée centrifuge. En outre, ce travail vise à utiliser ces membranes céramiques comme support pour les zéolithes ZSM-5 préparées sans utiliser d'agents organiques directeurs de structure pour les procédés catalytiques. La méthode de coulée par centrifugation avec rotation du moule à grande vitesse a produit des membranes asymétriques de morphologies différentes sur les surfaces intérieures et extérieures des tubes. La fraction élevée de CFA dans les membranes a entraîné des niveaux de porosité et une perméabilité à l'eau plus élevée, accompagnés d'une diminution de la résistance mécanique et du retrait linéaire. De plus, le flux de perméat observé était compris entre 116 et 370 L m-2 h-1 bar-1, et la rétention pour la solution d'amidon de maïs était supérieure à 99 % pour toutes les membranes. CPour tester le dépôt zéolitique sur ces tubes, la synthèse de la zéolite ZSM-5 a été réalisée avec un rapport théorique Si/Al de 50. Les membranes de la zéolite ZSM- 5 ont pu être synthétisées avec succès sur les tubes en utilisant la méthode d'ensemencement suivie de la synthèse hydrothermale directe. Les matériaux préparés ont été caractérisés par la diffraction des rayons-X, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et la microscopie électronique à balayage et ils ont été testés pour la séparation des composés organiques et la réaction d'isomérisation du xylène. Les membranes céramiques à base de CFA ont montré une application potentielle pour le traitement des eaux usées et peuvent être utilisées comme support pour le dépôt des couches de catalyseur comme la zéolite ZSM-5.