Preparación, caracterización y evaluación de membranas electroconductoras de acetato de celulosa y polímeros electroconductores en procesos de separación

Abstract

Tesis de doctorado en ciencia de materiales. En el presente trabajo de tesis se prepararon membranas de acetato de celulosa modificadas con polímeros electroconductores mediante la combinación de técnicas de inversión de fases o electrohilado con la polimerización in situ de anilina o pirrol. Las membranas se caracterizaron mediante microscopia electrónica de barrido, espectroscopía de infrarrojo, raman, espectroscopía de fotoelectrones de rayos-X, termogravimetría, y medición de propiedades eléctricas por la técnica de dos puntos. Así como, se realizó el análisis de degradación por exposición a la intemperie y las pruebas de adsorción selectiva de complejos metálicos de oro y cobre. Membranas porosas de acetato de celulosa fueron obtenidas debido a la disolución del poliácido acrílico en el baño de coagulación mediante el proceso de inversión de fases, como lo muestran las imágenes de microscopia electrónica de barrido. También se observó que el tamaño de poro es más grande en la superficie inferior de las membranas con el aumento de poliácido acrílico en la solución polimérica. Los espectros de infrarrojo y raman mostraron la presencia de poliácido acrílico y/o trifenil fosfato en las membranas obtenidas. El análisis térmico sugirió que la degradación térmica de las membranas compuestas de acetato de celulosa modificadas con trifenil fosfato y poliácido acrílico ocurre a 173 °C. Mediante el análisis espectroscopía de fotoelectrones de rayos-X se encontró que las membranas compuestas recubiertas con polianilina o polipirrol mostraron un nivel de dopaje 0.48 y 0.29, respectivamente. Los resultados obtenidos por espectroscopía de infrarrojo y termogravimetría indicaron que ambos materiales no sufren degradación significativa con el tratamiento. En soluciones acuosas de yodo-yoduro con solo cobre, las membranas compuestas con polianilina o polipirrol presentaron el 51.6 % y 7.2 % de adsorción de cobre, respectivamente. En presencia del complejo oro-yoduro, la membrana compuesta con polianilina mostró el 47.4% de adsorción de cobre, seis veces más alta que la membrana compuesta con polipirrol, 7.2%. Membranas fibrosas de acetato de celulosa se obtuvieron mediante la técnica de electrohilado. Las membranas muestran una morfología fibrosa antes del recubrimiento con el polipirrol, posterior a ello se observa en las imágenes de microscopia electrónica de barrido una capa superficial de partículas de polipirrol en las membranas. La incorporación de polipirrol en las membranas fibrosas muestra un efecto negativo en la estabilidad térmica; sin embargo, le provee propiedades de intercambio iónico útiles para su aplicación potencial en procesos de separación.