Fibras de carbono activadas a partir de fibras de aramida

Résumé

El presente trabajo tiene como objtivo último la obtención de fibras de carbono activadas utilizables como tamices moleculares a partir de la fibra de aramida Nomex. En primer lugar, se estudió el proceso de pirólisis de este polímero. Las etapas del proceso se establecieron con ayuda al análisis térmico y el seguimiento de la evolución de la química se realizó mediante espectroscopía infrarroja y análisis elemental, mientras que para el de la morfología se utilizó la microscopía de fuerza atómica. En la degradación del polímero se suceden la ruptura de los enlaces de hidrógeno entre cadenas, la ruptura (heterolítica y homolítica) del enlace amida en el interior de las cadenas y las reacciones de condensación que conducen a compuestos poliaromáticos que finalmente dan lugar a fibras de carbono. Estos procesos se ven reflejados en los cambios en la morfología superficial de la fibra desde el polímero de partida, altamente ordenado y anisótropo y compuesto de nanofibrillas, a la fibra de carbono final, desordenada e isótropa y compuesta de dominios pseudografíticos. En segundo lugar, se preparó y caracterizó una serie de fibras de carbono activadas con vapor de agua a diferentes grados de activación. Las técnicas utilizadas en la caracterización de su textura porosa fueron la adsorción física de gases (N2 y CO2, a 77 K y 273 K, respectivamente) y vapores con moléculas de distinto tamaño (CH2Cl2, C6H6 y C6H12 a 298 K) y la calorimetría de inmersión en los correspondientes líquidos. Las fibras de carbono activadas obtenidas muestran texturas altamente microporosas independientemente del grado de activación alcanzado, si bien pueden establecerse distinciones entre ellas atendiendo a la preponderancia de distintos rangos de tamaño de microporo. Se realizaron medidas de cinéticas de adsorción de los gases implicados en dos separaciones de interés (CO2/CH4 y aquella en la que se centra este trabajo, O2