Una solución prometedora para mejorar la hidrofobicidad superficial de las membranas hidrofóbicas

Crédito: Jun Pan et al, Frontiers of Chemical Science and Engineering (2022)

Como muchos químicos saben, el proceso de destilación por membrana (DM) ha ganado cada vez más popularidad y atención para el tratamiento salino, especialmente por su altísimo rechazo de sales (el valor teórico llega al 100%). En la DM, la membrana hidrofóbica es el núcleo y la parte más importante para llevar a cabo la separación bifásica. Sin embargo, el fenómeno de humectación de la membrana existente siempre limita el funcionamiento estable a largo plazo y la eficacia de la separación.

Zhaoliang Cui, profesor de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Nanjing, y sus colegas han encontrado una solución prometedora para resolver este problema mediante la preparación de una membrana de copolímero hidrofóbico de poli(fluoruro de vinlideno-co-hexafluoro propileno) (PVDF-HFP) para mejorar la hidrofobicidad de la superficie. Su estudio se publicó en línea en Frontiers of Chemical Science and Engineering el 28 de marzo de 2022.

En este estudio, se eligió un material polimérico fluorado hidrofóbico, PVDF-HFP, como material de membrana para preparar una membrana porosa para la aplicación de destilación por membrana. Se empleó el método de separación de fases inducido térmicamente (TIPS) para preparar la membrana, que es un método de fabricación común. Para reducir los daños derivados de la volatilización del disolvente utilizado a alta temperatura durante el proceso TIPS, se utilizó el diluyente ecológico citrato de acetilo y tributo (ATBC).

Según el diagrama de fases del sistema PVDF-HFP/ATBC, había una amplia región de fase líquido-líquido entre el rango de concentraciones de polímeros preparados (25-40 wt%), lo que indica que se produce una separación de fase líquido-líquido. Como resultado, se puede obtener una estructura final bicontinua. La conectividad de los poros, la permeabilidad y las propiedades mecánicas de dicha estructura beneficiarán la transferencia de masa durante el proceso de separación. El ángulo de contacto superficial, la porosidad, la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura de las membranas preparadas en este estudio fueron de hasta 123,87o, 60,43%, 5,89 MPa y 396,85%, respectivamente.

A continuación, las membranas de PVDF-HFP preparadas se aplicaron en el proceso de destilación por membrana tratando una solución salina de 3,5 wt% de NaCl. En primer lugar, se probó el rendimiento de la desalinización de base a diferentes temperaturas de alimentación, lo que demostró que el flujo de permeado seguía siendo proporcional a la temperatura de alimentación. Esto es coherente con el conocimiento común. Además, durante un periodo de pruebas más largo, la membrana preparada tenía un flujo de destilación estable y no se mojaba (la conductividad permeada era siempre de unos 2-3 mS-cm-1). Todos estos resultados son emocionantes y satisfactorios.

Cui y su equipo continuarán su estudio sobre la preparación de membranas hidrofóbicas o superhidrofóbicas para aplicaciones de destilación por membrana. Esperan preparar suficientes membranas hidrofóbicas funcionales para alcanzar el objetivo final de cero vertidos de líquido salino desperdiciado para poder reciclar las materias primas industriales y los recursos hídricos.

Proporcionado por
Prensa de Educación Superior