A purificação do gás natural a partir do uso de membranas é competitiva frente outras técnicas tradicionais como absorção. A separação de gases ácidos do gás natural é de extrema importância pois estes, principalmente o CO₂, comprometem os gasodutos e as propriedades do gás natural. Membranas poliméricas são utilizadas na indústria, mas elas ainda sofrem com limitações, quanto ao trade-off entre permeabilidade e seletividade. Assim, o desenvolvimento de membranas é de interesse acadêmico e comercial. Neste trabalho, membranas poliméricas feitas a partir de polieterimida (PEI) e N-metil-pirrolidona NMP (15%, 20% e 25% em massa de polímero) foram preparadas e tratadas termicamente com a técnica de Thermal Annealing em duas temperaturas, 150 ºC e 180 ºC. A técnica se mostrou eficaz para o rearranjo das cadeias poliméricas, já esperado pela literatura, e não alterou as propriedades do polímero, após testes de caracterização térmica. Testes preliminares de permeação com CO₂ e N₂ demonstraram resultados insatisfatórios quanto à permeabilidade e seletividade das membranas. As que foram tratadas a 150 ºC e tinham maior concentração de polímero foram as que obtiveram melhores resultados, principalmente em relação à seletividade CO₂/N_2.