Un equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad de Shinshu Japón y el director del Centro ATÓMICO de Penn State, ha desarrollado un recubrimiento a base de grafeno para membranas de desalinización que es más robusto y escalable que las tecnologías de membranas de nanofiltración actuales. El resultado podríaser una membrana robusta y práctica para soluciones de agua limpia, así como para la separación de proteínas, el tratamiento de aguas residuales y aplicaciones de la industria farmacéutica y alimentaria.
"Nuestro sueño es crear una membrana inteligente que combine altos índices de flujo, alta eficiencia, larga vida útil, autocuración y elimine las incrustaciones bio e inorgánicas con el fin de proporcionar soluciones de agua limpia para las muchas partes del mundo donde hay agua limpiaescasa ", dice Mauricio Terrones, profesor de física, química y ciencia e ingeniería de materiales, Penn State." Este trabajo nos está llevando en esa dirección ".
La membrana híbrida que el equipo desarrolló utiliza una tecnología de rociado simple para recubrir una mezcla de óxido de grafeno y grafeno de pocas capas en solución sobre una membrana de soporte principal de polisulfona modificada con alcohol polivinílico. La membrana de soporte aumentó la robustez del híbridomembrana, que fue capaz de resistir el flujo cruzado intenso, la alta presión y la exposición al cloro. Incluso en las primeras etapas de desarrollo, la membrana rechaza el 85 por ciento de la sal, adecuada para fines agrícolas, aunque no para beber, y el 96 por ciento de las moléculas de coloranteLos tintes altamente contaminantes de la fabricación textil se descargan comúnmente en los ríos en algunas áreas del mundo.
El cloro se usa generalmente para mitigar la contaminación biológica en las membranas, pero el cloro degrada rápidamente el desempeño de las membranas poliméricas actuales. La adición de grafeno de pocas capas hace que la nueva membrana sea altamente resistente al cloro.
Se sabe que el grafeno tiene una alta resistencia mecánica, y se prevé que el grafeno poroso tenga un 100 por ciento de rechazo de sal, lo que lo convierte en un material potencialmente ideal para membranas de desalinización. Sin embargo, existen muchos desafíos para escalar el grafeno a cantidades industriales, incluido el control de defectos yla necesidad de técnicas de transferencia complejas necesarias para manipular el material bidimensional. El trabajo actual intenta superar los problemas de escalabilidad y proporcionar una membrana económica y de alta calidad a escala de fabricación.
El trabajo se realizó en el Global Aqua Innovation Center y en el Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono de la Universidad Shinshu, Nagano, Japón, donde Terrones es también Profesor Invitado Distinguido. El equipo incluye a los investigadores Aaron Morelos-Gomez, Josue Ortiz-Medinay Rodolfo Cruz-Silva, ex estudiantes de doctorado de Terrones. Morelos-Gómez es el autor principal de un artículo publicado en línea el 28 de agosto en Nature Nanotechnology que describe su trabajo titulado "Rechazo efectivo de NaCL y colorante de membranas híbridas con capas de óxido de grafeno / grafeno. "Los investigadores japoneses, Hiroyuki Muramatsu, Takumi Araki, Tomoyuki Fukuyo, Syogo Tejima, Kenji Takeuchi y Takuya Hayashi, también fueron dirigidos por el profesor Morinobu Endo.
El primer autor Aaron Morelos-Gomez dice: "Nuestra membrana supera la solubilidad en agua del óxido de grafeno al usar alcohol polivinílico como adhesivo, lo que la hace resistente al flujo de agua fuerte y altas presiones. Al mezclar óxido de grafeno con grafeno, también podríamos mejorar significativamente suresistencia química"
El profesor Morinobu Endo concluye que "Este es el primer paso hacia membranas más eficaces e inteligentes que podrían autoadaptarse en función de su entorno".
Este trabajo fue apoyado por el Programa del Centro de Innovación, Centro Global de Innovación Aqua para Mejorar los Estándares de Vida y la Sostenibilidad del Agua, de la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación de Materiales de Penn State . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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