Grafeno

1 de diciembre de 2020 | por Scott Jenkins

La filtración se está investigando como una alternativa a los métodos de separación térmica (como la destilación y la evaporación) en muchas aplicaciones debido al ahorro potencial de energía, pero las membranas de filtración convencionales, como las que se usan en la desalinización del agua, a menudo no son lo suficientemente robustas para soportar altas temperaturas. y duras condiciones químicas.

Ahora, Via Separations (Somerville, Mass.; www.viaseparations.com) ha demostrado un proceso para fabricar material de membrana de óxido de grafeno (GO) que puede soportar condiciones adversas. En su primera aplicación comercial, la membrana GO se emplea para la concentración de licor negro en operaciones de pulpa y papel, donde la membrana experimenta un pH muy alto.

Un subproducto de los procesos de fabricación de pulpa de madera, el licor negro contiene lignina, hemicelulosa y materiales inorgánicos de la madera, después de que se haya eliminado la celulosa durante la fabricación del papel. Inicialmente, el licor negro contiene entre un 12% y un 15% de sólidos y debe concentrarse hasta un 70% de sólidos para recuperar y reciclar los productos químicos orgánicos del licor negro nuevamente en el proceso de fabricación de pulpa.

La membrana de Via consiste en escamas de óxido de grafeno (GO) moldeadas sobre un material de soporte hidrofílico a través de un procedimiento de deposición patentado. El andamio resultante de copos de GO está unido por enlaces moleculares personalizables que permiten a los científicos manipular la cantidad de espacio entre las hojas de GO. "El proceso de ensamblaje con el GO y los enlaces se puede ejecutar de varias maneras", explica la ingeniera de Via Lauren Kovacs. "La química GO permite personalizaciones para separar materiales con diferentes pesos moleculares".

La membrana resultante es lo suficientemente robusta para separar sólidos a niveles de pH de 13–14. Luego, el material de la membrana se enrolla en espiral en módulos similares a la configuración de una membrana de ósmosis inversa.

Los ingenieros de Via están construyendo un sistema piloto portátil para la concentración de licor negro que se instalará en una fábrica de papel a principios de 2021.