Hierro magnético novedoso

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 13675 (2022) Citar este artículo

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Este trabajo presenta nuevas membranas de poli(étersulfona) (PES) de matriz mixta magnética que combinan las ventajas del polímero PES común de bajo costo y las aleaciones magnéticas de hierro-níquel de bajo costo. Además, las membranas de PES de matriz mixta magnética presentadas se fabricaron y usaron sin aplicar un campo magnético externo durante la fundición de la membrana o el proceso de separación. Las membranas magnéticas fabricadas se prepararon utilizando la técnica de inversión de fase y mezcla de solventes de N-metilpirrolidona y N,N-Dimetilformamida con relación volumétrica 1:9 y cloruro de litio como aditivo. Las aleaciones magnéticas de hierro y níquel utilizadas se prepararon mediante un método de reducción química simple con morfologías únicas (Fe10Ni90; en forma de estrella de mar y Fe20Ni80; en forma de collar). Las membranas fabricadas se caracterizaron utilizando imágenes de microscopio electrónico de barrido (SEM) y microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM), rayos X de dispersión de energía (EDX), termogravimétrico (TGA) y difracción de rayos X (XRD). Además, se determinaron el ángulo estático de contacto con el agua, el grosor de la membrana, la rugosidad de la superficie, la porosidad de la membrana, la resistencia a la tracción de la membrana, así como el análisis del magnetómetro de muestra vibrante (VSM) y la tasa de transición de oxígeno (OTR). Además, se estudió el efecto de la concentración de la aleación y el uso de cloruro de litio como aditivo en las propiedades de las membranas fabricadas de PES en blanco y PES de matriz mixta magnética. Las nuevas membranas de PES de matriz mixta magnética presentadas tienen una alta coercitividad de hasta 106 (emu/g) con 3,61 × 10–5 cm3/cm2·s OTR en comparación con las membranas de PES en blanco no permeables al oxígeno. Las nuevas membranas de PES de matriz mixta magnética presentadas tienen un buen potencial en la separación de gases (oxígeno).

La separación del aire en sus componentes generalmente se realiza para uso industrial y médico. La separación de mezclas binarias de gases tiene una demanda especialmente amplia para producir gases valiosos para numerosas aplicaciones y mitigar la contaminación. Los gases de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno se consideran los gases más valiosos y de particular importancia, ya que los gases puros individuales obtenidos pueden contribuir de manera eficiente en varias áreas1. El aire enriquecido con oxígeno tiene diversas aplicaciones médicas, químicas e industriales, por ejemplo, se utiliza para mejorar la combustión en la combustión de oxígeno y combustible aumentando las velocidades de combustión2, regeneración de catalizadores en el craqueo catalítico de fluidos3, mejora de la calidad del aire interior4,5, tratamiento de aguas residuales plantas6,7 y tratamientos médicos8,9. Mientras tanto, el aire enriquecido con nitrógeno se puede aplicar en el almacenamiento de alimentos10,11, control de incendios12,13, recuperación de petróleo14,15 y drenaje de agua16.

Las técnicas convencionales que se han utilizado para la separación de gases O2/N2 son la destilación criogénica17,18 y la adsorción por cambio de presión (PSA)19,20,21. Ambas técnicas son tecnologías comerciales en las que se puede producir oxígeno y nitrógeno en una cantidad sustancialmente adecuada y de alta pureza, sin embargo, están limitadas por su complejidad, grandes requisitos de espacio, alto costo y alto consumo de energía22. La separación de gases basada en membranas ha ganado la atención especial de los investigadores en las últimas décadas. Ofrece numerosas ventajas sobre los métodos convencionales en términos de consumo de energía, huella, espacio pequeño, respeto por el medio ambiente, costo de capital y operación relativo, y facilidad de operación23,24,25.

Las membranas para separación de gases se clasifican en: membranas orgánicas (poliméricas), inorgánicas, de matriz mixta (compuestas) (MMM) y otras membranas desarrolladas recientemente, como las membranas soportadas en líquido iónico (ILSM)26, polímeros con microporosidad intrínseca (PIM)27, armazón organometálico (MOF)28 y polímeros reordenados térmicamente (TR)29. Los inconvenientes de las membranas poliméricas incluyen una compensación inherente entre permeabilidad y selectividad, así como una menor estabilidad térmica y química en comparación con las membranas inorgánicas. Las membranas inorgánicas tienen una mayor eficiencia de separación que las membranas poliméricas y pueden soportar procesos de separación a alta temperatura; sin embargo, su separación es inversamente proporcional a la presión del gas de alimentación así como las posibilidades de envenenamiento30. Para mejorar las aplicaciones de las membranas en la separación de gases, los nuevos materiales/membranas de matriz mixta (MMM) pueden combinar las ventajas de la matriz polimérica y el relleno inorgánico y minimizar los inconvenientes de ambos componentes para ser la clave para mejorar el gas basado en membrana. separación.

Recientemente, la integración de nanopartículas magnéticas con polímeros es una nueva clase de MMM que se ha abordado ampliamente en la separación de gases N2/O2. La separación se basa en la diferencia entre las propiedades del oxígeno y el nitrógeno en un campo magnético; el oxígeno es paramagnético mientras que el nitrógeno es diamagnético. La separación se realiza por efecto de un campo magnético gradiente sobre las moléculas de oxígeno31,32. El polvo de neodimio magnético se dispersó en una membrana de etilcelulosa y se utilizó para la separación de N2/O2 en presencia de un campo magnético externo, lo que resultó en un enriquecimiento de oxígeno del 56 % en el permeado para la inducción magnética de 2,25 mT. Además, la gradación del campo magnético que resultó en un enriquecimiento del 65 % de oxígeno en el aire depende de la dirección del campo magnético y aumentó con el aumento de la inducción magnética32. En otra investigación, la superficie de la membrana de poli(etersulfona) (PES) se recubrió con polidimetilsiloxano y luego se recubrió con FluidMAG-PAD31; PES se utilizó como capa de soporte para las principales capas de separación de PDMS y nanopartículas de óxidos de hierro magnéticos comerciales impedidas en polímero de poliacrilamida y la membrana producida que consta de poliacrilamida/PDMS/PES y PDMS/PES/poliacrilamida mostró una alta selectividad de oxígeno. Además, se aplicaron nanopartículas de óxidos de hierro (Fe3O4) en polímeros de etilcelulosa y poli(2,6-dimetil-1,4-fenilenóxido) (PPO)33. Se estudiaron los efectos de la cantidad, el tamaño, la distribución y la aglomeración de nanopartículas cargadas magnéticas sobre el rendimiento de la membrana en la separación de oxígeno34. Recientemente, Cloisite 15A (P–C15A) con columnas de Fe se dispersó en una matriz de polisulfona (PSf) con diferentes porcentajes de carga35. Los MMM magnéticos de doble capa que consisten en nanopartículas de PES/Pebax-1657-BaFe12O19 con 18 y 24 % en peso de relleno fabricados mediante métodos de fundición conjunta mostraron una selectividad mejorada de los gases O2/N2 4 y 4.01; respectivamente, en presencia de H = 0,5 T a 25 °C36. Además, el PSf incrustado con polvos de carbonilhierro (CIP) al 10 % en peso mejoró la permeabilidad al O2 y la selectividad en un 436 % y un 41 %; respectivamente, en comparación con la membrana PSf pura en presencia de un campo magnético de 570 mT durante las pruebas de permeación37.

La aleación a base de hierro nanocristalino se encuentra entre los nanomateriales metálicos ferromagnéticos más atractivos para aplicaciones electromagnéticas. La atención a esta aleación se atribuye a sus propiedades magnéticas únicas, excelente rigidez mecánica, resistencia y estabilidad dimensional térmica (rigidez), buenas propiedades eléctricas y costo razonable38,39. Aunque los investigadores han tenido éxito en la preparación de muchos MMM magnéticos a partir de diferentes polímeros y materiales de nanorrelleno magnético inorgánico, existen varios defectos que deben abordarse, incluido (1) un relleno magnético muy caro (praseodimio o neodimio) que impide la aplicación de membranas a gran escala, (2 ) las nanopartículas de óxido de hierro utilizadas como relleno en los MMM magnéticos necesitan aplicar un campo magnético externo durante el proceso de separación porque las nanopartículas de óxido de hierro pierden su magnetización una vez que el campo magnético se aleja, (3) falta de dispersión homogénea de los nanorrellenos dentro del matriz polimérica formada.

A partir de esta motivación, este trabajo combina las ventajas de los polímeros comunes de bajo costo y las aleaciones/rellenos inorgánicos de preparación simple de bajo costo y permite el uso de nuevas membranas de matriz mixta magnética en un rango más amplio y más eficiente en la separación de gases (oxígeno). . Las aleaciones magnéticas utilizadas fueron preparadas por un método de reducción química simple con diferentes y únicas morfologías (Fe10Ni90; estrella de mar y Fe20 Ni80; collar) que se caracterizan por sus altas propiedades magnéticas, alta pureza (99.9%) y fácil preparación. a gran escala. Además, las aleaciones magnéticas utilizadas son ferromagnéticas y tienen una alta coercitividad (es decir, la intensidad del campo magnético aplicado necesaria para desmagnetizar el material; una alta coercitividad es un signo de magnetización permanente) y pueden utilizarse sin aplicar un campo magnético durante la separación; que resultó en una eficiencia para ser aplicada a gran escala industrial. Las nuevas membranas se prepararon utilizando el método de fundición, que es simple, económico y fácil de controlar.

El PES en blanco preparado y las membranas de PES de matriz mixta se caracterizaron utilizando imágenes de microscopio electrónico de barrido (SEM) y microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM), rayos X de dispersión de energía (EDX), termogravimétrico (TGA) y difracción de rayos X ( DRX). Además, se determinaron el ángulo estático de contacto con el agua, el grosor de la membrana, la rugosidad de la superficie, la porosidad de la membrana con etanol y agua, la resistencia a la tracción de la membrana, el análisis del magnetómetro de muestra vibrante (VSM) y la tasa de transición de oxígeno (OTR). Además, se estudió el efecto de la concentración de la aleación y el uso de cloruro de litio como aditivo en las propiedades de las membranas de PES en blanco preparadas y de PES de matriz mixta magnética.

Poli(etersulfona) (PES) Ultrason E 6020P (temperatura de transición vítrea Tg = 225 °C y un peso molecular (Mw) de 58.000 g/mol, densidad del polímero = 1,37 g/cm3) se obtuvo de la empresa química BASF (Ludwigshafen, Alemania ). N,N‐dimetilformamida (DMF) (grado HPLC, 99,8 %), N-metilpirrolidona (NMP) (anhidra, > 99 % de pureza) y cloruro de litio (anhidro, > 99 % de pureza) se adquirieron de Sigma-Aldrich. El cloruro de níquel hexahidratado (NiCl2·6H2O, 98 %) y el cloruro ferroso tetrahidratado (FeCl2·4H2O, 99,99 %) se adquirieron de Alfa Aesar (Thermo Fisher Scientific, Estados Unidos). El agente reductor de hidrato de hidrazina (N2H4·H2O, 99%) se obtuvo de Fisher (Horsham, Reino Unido). El catalizador de hidróxido de sodio (NaOH, 98%) se adquirió de Trading Dynamic co. TDC (El Cairo, Egipto). Se utilizó agua destilada como disolvente para la síntesis de aleaciones nanoestructuradas. La Figura 1 ilustra la estructura química del polímero PES.

La estructura del polímero de poli(etersulfona) (PES).

Las aleaciones de hierro-níquel se prepararon como se describe en nuestro artículo anterior40. Brevemente; Se disolvieron cloruro ferroso y cloruro de níquel para preparar 80 ml de solución acuosa 0,1 M que contenía iones de hierro y níquel en diferentes proporciones de peso. La solución de reducción en caliente de hidrazina (99 %) que se preparó en una solución alcalina de hidróxido de sodio en proporciones de 1:5, se agregó a la solución de metal con fuerte agitación hasta 1500 rpm y una temperatura de 95–98 °C como se muestra en la Fig. 2. El tiempo de reacción de reducción química es de aproximadamente 15 min. Se separó un precipitado negro mediante un imán y se lavó bien con agua destilada hasta alcanzar el medio neutro y se secó en una estufa de vacío por un período de un día a una temperatura de 35 °C. Se prepararon dos relaciones molares; Fe10Ni90 y Fe20Ni80. La Figura 2 muestra una representación esquemática del procedimiento de preparación de los rellenos y las membranas de PES de matriz mixta, así como el proceso de separación (de oxígeno) como se describe en las siguientes secciones.

Una representación esquemática del procedimiento de preparación de ambos rellenos; por ejemplo, la aleación Fe10Ni90 y las membranas de poli(etersulfona) (PES) de matriz mixta.

Se preparó poli(etersulfona) (PES) en una solución de polímero de 20 ml mezclando 18 % en peso de PES, 1 % en peso de cloruro de litio en una mezcla de disolventes de 90 % en volumen de dimetilformamida (DMF) y 10 % en volumen de N-metilo. pirrolidona (NMP), con mezclado hasta disolución total y formación de una solución homogénea viscosa. En otra botella separada, las aleaciones magnéticas preparadas (Fe10Ni90; con forma de estrella de mar y Fe20Ni80; con forma de collar) se dispersaron primero en 5 ml de una mezcla de solventes al 10 % de NMP y al 90 % de DMF usando ultrasonidos durante 30 minutos a temperatura ambiente, y luego se se agregaron a las soluciones de polímero PES después de la eliminación del imán usando ultrasonidos de los dopes de matriz mixta formados dos veces durante 15 min a temperatura ambiente. Las burbujas de aire se eliminaron de los dopes de matriz mixta desgasificando durante 20 min, luego las membranas de PES de matriz mixta se prepararon mediante el método de colada utilizando una cuchilla de colada ajustada a 350 µm. Luego, las membranas de PES de matriz mixta magnética recién fundidas se sumergieron en 2,5 l de agua destilada con etanol/metanol a temperatura ambiente durante 2 h, como se muestra en la Fig. 2. Finalmente, las membranas de PES de matriz mixta magnética preparadas se secaron a temperatura ambiente. . El dope de PES de matriz mixta magnética se preparó con concentraciones bajas (0,05 %) y altas (2 %) de rellenos magnéticos de hierro y níquel. La Tabla 1 muestra el nombre codificado y la composición de las membranas fabricadas de PES en blanco y PES de matriz mixta magnética.

La porosidad (ε) de los MMM magnéticos fabricados se obtuvo midiendo los pesos húmedo y seco de las muestras de membrana. El peso húmedo de la muestra de membrana se midió después de sumergirla en etanol o agua durante 15 min. El peso seco de la muestra se midió después de secar la muestra en un horno a 60 °C durante 24 h. La porosidad de la membrana se determinó utilizando la siguiente ecuación41:

donde \({m}_{w}\) es el peso de la membrana húmeda (g), \({m}_{d}\) es el peso de la membrana seca (g), \({\rho }_{e }\) es la densidad del etanol o del agua (g/cm3) y \({\rho }_{P}\) es la densidad del polímero (g/cm3).

El ángulo estático de contacto con el agua para las muestras de membranas se midió usando un goniómetro modelo 500-F1 junto con una cámara de video y un software de análisis de imágenes. Las muestras de membrana se fijaron en un portaobjetos de vidrio y se dejó caer una gota de agua (7 µl) en diferentes puntos de la superficie de la membrana. La muestra de membrana se analizó usando las imágenes capturadas en marcos de tiempo consecutivos y los ángulos de contacto derecho e izquierdo se estimaron usando el software de análisis de imágenes y se determinó el valor medio. El valor informado fue el promedio de nueve lecturas en tres muestras de membrana diferentes para cada composición.

La tasa de transmisión de oxígeno (OTR) se midió usando el analizador de permeabilidad de gas N530-B de GBPI Equipment CO. Ltd., China, de acuerdo con el estándar ISO 15105-1. Se utilizaron las normas ASTM D1434, YBB00082003, JISK7126-A y GB/T 1038 para la evaluación de la tasa de transmisión de oxígeno gaseoso (OTR) por el método de presión diferencial. La membrana se fijó en el medio de la cámara de prueba para separar la cámara en la habitación superior y la habitación inferior, manteniendo una diferencia de presión constante; las presiones iniciales para el cuarto superior e inferior son 100 Kpa y 10 Pa, respectivamente. Las moléculas de oxígeno gaseoso penetrarían a través de la muestra desde la sala de mayor presión a la sala de menor presión. La permeabilidad al gas se mide detectando el cambio de presión en la sala de menor presión y calculando la tasa de transmisión de gas.

Se calculó un promedio de diez mediciones en diferentes puntos en tres membranas diferentes usando un micrómetro (rango 0–25 mm, precisión: 2 µm, HDT, China).

Se usó un probador de rugosidad superficial (SJ-201 P, Mitutoyo, Kanagawa, Japón) para medir la rugosidad de la membrana. El instrumento se calibró midiendo la rugosidad de la placa de vidrio utilizada para fijar sobre ella las muestras de membrana. Se registró el promedio de nueve mediciones de tres muestras de membrana diferentes que se prepararon a partir de tres dopados de membrana independientes para la misma composición de membrana.

Tanto las membranas de PES en blanco como de PES de matriz mixta se cortaron en forma de mancuerna. La longitud de cada membrana era de 37 mm, la longitud de calibre de las membranas era de aproximadamente 16 mm; el ancho era de 13 mm en la parte superior y de 7,2 mm (más estrecho) en el medio de la membrana, para forzar una fractura en el medio de la muestra. La prueba de tracción de las películas se realizó con el Texture Analyzer T2 (Stable Micro Systems, Ltd., Surrey, Reino Unido), a una velocidad transversal constante de 0,1 mm/s. Las curvas de tensión-deformación se calcularon a partir de las curvas de carga-alargamiento medidas para cinco muestras de dos membranas preparadas a partir de dos dopes preparados para cada composición de membrana.

Se empleó la difracción de rayos X (XRD) para caracterizar las aleaciones sintetizadas y las membranas de poli(étersulfona) de matriz mixta magnética. Las medidas de XRD se llevaron a cabo en un difractómetro Shimadzu XRD-7000 (Kyoto, Japón, 45 kV, 30 mA; radiación filtrada con CuKα+ Ni, λ = 0,15406 nm). El rango de 2θ fue de 5° a 80°, a una velocidad de exploración de 4°/min y un paso de exploración de 0,026°.

Los estudios termogravimétricos de las membranas de PES en blanco y de matriz mixta magnética se llevaron a cabo utilizando un analizador termogravimétrico (Shimadzu TGA-50, Nishinokyo Kuwabara-Cho, Nakagyo-ku, Kioto, Japón). Las muestras se escanearon en un rango de temperatura de 25 a 1000 °C a un gradiente de temperatura de 10 °C/min bajo flujo de nitrógeno.

Tanto las membranas de PES en blanco como las de PES de matriz mixta magnética se cortaron con una hoja de afeitar muy afilada y luego se recubrieron con oro, y se tomaron imágenes a un voltaje de 20 kV y una resolución de 1280 × 960 píxeles usando microscopía electrónica de barrido (Joel Jsm 6360LA, Akishima, Japón). Para imágenes de sección transversal; las muestras de membrana se sumergieron en nitrógeno líquido y se fracturaron para procesarlas para obtener un recubrimiento de oro antes de la toma de imágenes. Las composiciones químicas se determinaron mediante un análisis de área utilizando un sistema de espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX) equipado con SEM.

Las membranas de PES en blanco y PES de matriz magnética fabricadas se inspeccionaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM, 2100Plus, JEOL Ltd., Tokio, Japón), operada a 200 kV. Para las aleaciones nanoestructuradas, se depositaron sobre una lámina de carbono transparente soportada por una rejilla de cobre. Para obtener imágenes de las membranas con TEM, las muestras de las membranas se congelaron dentro de bloques de epoxi (Epon 812) incrustando resina (Mollenhauer, Alemania) y se cortó una capa muy delgada usando ultramicrótomos PowerTom (RMS Boeckeler, Boeckeler Instruments Inc., Tucson, Arizona, EE. EE.UU). Las composiciones químicas se estimaron mediante un análisis de área utilizando un sistema de espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX) equipado con STEM.

Se utilizó un magnetómetro de muestra vibrante (VSM, Lake Shore 7410, EE. UU.) para medir las propiedades magnéticas a temperatura ambiente de las aleaciones de hierro-níquel nanoestructuradas y las membranas de PES de matriz mixta magnética y PES en blanco fabricadas. El campo aplicado fue − 20 ≤ H ≤ 20 kOe. Para las mediciones de magnetización, las membranas se ataron y fijaron en un pequeño soporte cilíndrico de plástico entre las piscinas magnéticas.

En este trabajo, dos aleaciones de hierro-níquel; El Fe10Ni90 con forma de estrella de mar y el Fi20Ni80 con forma de collar se prepararon de acuerdo con nuestro trabajo anterior40 y ambos tienen una microestructura única, como se muestra en las Fig. 3A,B. Estas dos aleaciones magnéticas distinguidas diferentes y sus propiedades magnéticas únicas se presentaron y discutieron previamente40. Incorporación de estas dos aleaciones magnéticas como relleno dentro del blanco de PES; La Fig. 3C dio como resultado la formación de membranas de PES de matriz mixta magnética homogénea como se muestra en la Fig. 3D,E utilizando aleaciones Fe10Ni90 y Fi20Ni80, respectivamente. Después de incrustar las membranas dentro de bloques de epoxi (Epon 812; Fig. 3F-H) y se cortaron en una capa muy delgada de la que se tomaron imágenes por TEM. Las membranas de PES en blanco y de PES de matriz mixta magnética se muestran en la Fig. 3I-K, respectivamente, lo que demostró que la membrana de PES en blanco no contiene ningún relleno y confirma que se mantienen las mismas morfologías de las aleaciones de hierro y níquel utilizadas dentro de la matriz mixta. Membranas de PES. Lo que se nota es que la aleación magnética permanente Fe10Ni90 se apuntó y alineó en la dirección del movimiento de la cuchilla de fundición. Esto se puede atribuir al momento magnético de las partículas y la interacción dipolar resultante que podría superar el movimiento térmico de las partículas. En trabajos anteriores42, por lo general, se aplicaba un campo magnético externo; un campo magnético estable con un rango de inducción de 0–40 mT, durante la fundición de la membrana, para inhibir la sedimentación de partículas magnéticas y mejorar la disposición adecuada de las partículas. Aquí, en este trabajo. El cuchillo de colado usado atrajo las aleaciones cerca/dentro de la superficie. Esto puede explicar la observación de que los rellenos magnéticos contenidos fueron arrastrados hacia la superficie de la membrana en la dirección del movimiento de la cuchilla. En realidad, esto se notaba a simple vista, especialmente con la aleación Fe10Ni90.

Imágenes TEM (escala de barras de 0,5 µm y 100 nm) de las aleaciones de hierro y níquel utilizadas; Fe10Ni90 (A) con forma de estrella de mar y Fi20Ni80 con forma de collar (B). Fotografías de las membranas de PES en blanco (C) y de PES de matriz mixta magnética; (D) Fe10Ni90 y (E) Fi20Ni80, y las fotos de los bloques de epoxi preparados contenían las membranas de PES de matriz mixta magnética fabricadas (PES en blanco; F, membranas de PES de matriz mixta; G, H). Imágenes TEM (escala de barra de 100 nm) del PES en blanco (I) y las membranas de PES de matriz mixta (J, K) dentro de los bloques de epoxi.

Los factores que contribuyen al rendimiento de separación de una membrana en términos de permeabilidad y selectividad son la morfología y el espesor de la membrana. En principio, la morfología deseada de la membrana en la separación de gases es una estructura esponjosa con un espesor de membrana considerablemente bajo. Las imágenes de microscopio electrónico de las superficies de las membranas tanto de PES en blanco como de PES de matriz mixta se obtuvieron y se muestran en la Fig. 4. Las membranas de PES en blanco aparecen como una capa superior densa sin aleaciones (rellenos). El proceso de formación de imágenes de las membranas de PES de matriz mixta fue muy difícil debido al efecto de la alta magnetización de las aleaciones en el microscopio. Las imágenes tomadas revelan que las aleaciones magnéticas estaban dispersas en la matriz de PES. Las aleaciones incrustadas parecen muy brillantes, especialmente con la aleación magnética Fe10Ni90 (Fig. 4C,D). Las trazas no disueltas del cloruro de litio usado pueden ayudar al brillo de las aleaciones usadas (Fig. 3D; aleaciones Fe10Ni90 y 3F; Fe20Ni80, respectivamente). Este brillo de las aleaciones se potencia con la proyección de una pequeña parte sobre la superficie de la membrana.

Imágenes SEM de las membranas de PES en blanco y PES de matriz mixta que se prepararon con 1 NMP: 9 mezcla de disolventes DMF sin (A,C,E) y con (B,D,F) 0,1 % en peso de cloruro de litio. La membrana de PES en blanco (A, B), las membranas de PES de matriz mixta que usan aleaciones Fe10Ni90 (C, D) y Fe20Ni80 (E, F) se tomaron imágenes con aumentos de × 1000 y × 10,000.

Las imágenes de la sección transversal que se muestran en la Fig. 5 ilustran la formación de una estructura asimétrica compuesta por una capa superficial sobre una estructura porosa más abierta (es decir, capas selectivas y de soporte). El cambio en el color de la parte superior e inferior de las membranas de PES de matriz mixta sugirió que la mayoría de las aleaciones se segregan en la capa superficial. Esto también está respaldado por no notar la existencia de aleaciones dentro de las imágenes de la sección transversal. Además, a simple vista, se notó que las superficies de las membranas de PES de matriz mixta se volvieron más dentadas mientras que su parte inferior era lisa. Como se notó, la sección transversal te ilustró formas porosas; la larga porosa junto a la densa capa de piel. La estructura de la red de poros diminutos está redondeando poros/agujeros más grandes. Esta estructura única se notó en todas las membranas de matriz mixta magnética fabricadas.

Imágenes de sección transversal SEM del PES en blanco y las membranas de PES de matriz mixta magnética que se prepararon con 1 NMP: 9 mezcla de solventes DMF sin (A,C,E) y con (B,D,F) 0,1 % en peso de cloruro de litio . La membrana de PES en blanco (A, B), las membranas de PES de matriz mixta magnética que usan aleaciones Fe10Ni90 (C, D) y Fe20Ni80 (E, F) se tomaron imágenes con aumentos de × 500 y × 2000.

Aunque se usó cloruro de litio como formador de poros, se formó la capa de piel densa no porosa (lado frontal) como se muestra en la Fig. 6A. pero los poros se mostraron en el SEM de la columna vertebral (lado posterior del soporte) de la membrana como se muestra en la Fig. 6B. Además, no se mostraron poros en la superficie de las membranas de matriz mixta fabricadas como se muestra en SEM (Fig. 4).

Imágenes SEM del frente (A) y el reverso (B) de las membranas de PES en blanco que se prepararon usando 1 NMP: 9 DMF disolventes mezclados con cloruro de litio.

El espesor de colada fue de 350 µm. Después de la coagulación de la solución de membrana, el espesor perdió alrededor del 41 al 58 % y del 65 al 63 % de su espesor original en caso de ausencia y presencia de cloruro de litio, respectivamente, como se muestra en la Fig. 7A. La adición de aleaciones de hierro y níquel afecta ligeramente el espesor de la membrana. Como se observa, no existen diferencias significativas en el espesor de membrana medido en función de la morfología y/o concentraciones de las diferentes aleaciones de la condición utilizada en este trabajo.

Grosor de la superficie (A) y rugosidad de la membrana (B) tanto de las membranas de PES en blanco como de PES de matriz mixta magnética en función de la composición del dopado de la membrana; concentración de aleación en % en peso, en caso de ausencia (barras negras) y en caso de usar 0,1 % en peso de cloruro de litio (barras blancas) en la solución de membrana.

La rugosidad de la superficie de las membranas tiene un efecto importante en las características de la membrana; está ligado al ángulo de contacto de la membrana y su hidrofilicidad42 en la que la rugosidad de la superficie tiende a aumentar la medida del ángulo estático de contacto con el agua. El promedio aritmético del perfil de rugosidad (Ra) se calcula como la rugosidad promedio de las superficies medidas por picos y valles microscópicos. Como se muestra en la Fig. 7B, la ausencia de cloruro de litio resaltó el efecto de agregar aleaciones de hierro y níquel en la rugosidad de la membrana medida que aumentó significativamente con una alta concentración (2 %) de aleación Fe10Ni90 (la rugosidad de la superficie de la membrana de PES de matriz mixta). es mayor que la rugosidad de la superficie de la membrana de PES en blanco en un 161 %) en lugar de la aleación Fe20Ni80 (la rugosidad de la superficie de la membrana de PES de matriz mixta es mayor que la rugosidad de la superficie de la membrana de PES en blanco en un 61 %). Esto puede estar relacionado con las diferentes morfologías de las dos aleaciones utilizadas40. En general, el uso de cloruro de litio y su efecto en la creación de vacíos hacen que la superficie de la membrana sea un poco más áspera que la misma membrana que se preparó sin usar cloruro de litio en la solución de membrana.

El ángulo estático de contacto con el agua en las membranas de PES en blanco y de PES combinado magnético se midió y se presentó en la Fig. 8. La adición de cloruro de litio al 0,1 % en peso en el PES en blanco resultó en una reducción de alrededor del 15 % en el ángulo de contacto estático medido. En ausencia de cloruro de litio, la adición de aleación magnética de hierro-níquel dio como resultado una reducción significativa en el ángulo de contacto estático del agua medido en función de la concentración de aleación Fe10Ni90 utilizada (16,5 y 22,5 % para 0,05 y 0,2 % en peso, respectivamente) . Además, la diferente morfología de la aleación tiene un efecto diferente a la misma concentración utilizada. La aleación Fe20Ni80 al 2% en peso ha supuesto una reducción de hasta el 34,6% frente a una reducción del 22,5% en el caso de añadir la misma concentración de aleación Fe10Ni90. En el caso de usar cloruro de litio, el efecto del cloruro de litio se redujo o incluso se invirtió por el efecto de agregar las aleaciones en las que el ángulo de contacto de agua estático medido de diferentes membranas de PES de matriz mixta es ligeramente mayor que el ángulo de contacto de agua estático medido de las mismas membranas de PES de matriz mixta pero sin utilizar cloruro de litio (hasta un 13 % de diferencia) en la solución de membrana.

El ángulo estático de contacto con el agua del PES en blanco y la diferente composición de las membranas de PES de matriz mixta magnética en caso de sin (barras negras) y con (barras blancas) usando 0,1% en peso de cloruro de litio en la solución de membrana.

De acuerdo con la ecuación de Laplace, la presión de penetración es lineal a la tensión superficial del solvente. Por lo tanto, un solvente con baja tensión superficial es la mejor opción del solvente usado para determinar la porosidad de la membrana. La tensión superficial del agua destilada y del etanol es de 72,8 y 21,6 mN/m, respectivamente. Además, en general, se puede usar cualquier solvente que humedezca efectivamente la membrana, pero una molécula más pequeña (etanol versus agua destilada) penetrará más poros y el resultado será algo mayor usando etanol que usando agua destilada, especialmente si el La membrana tiene poros muy pequeños (más pequeños que los mesoporosos). Por eso, la medición de la porosidad con agua destilada se puede relacionar con poros de gran tamaño, mientras que la porosidad con etanol se puede relacionar con todos los rangos de poros.

Como se muestra en la Fig. 9, la porosidad de las membranas de PES en blanco y de PES de matriz mixta magnética se midió usando etanol y agua destilada con rangos de 86–93 % y 64–88 %, respectivamente. La adición de aleaciones magnéticas afecta positivamente a la porosidad de la membrana. Pero el efecto del cloruro de litio y las diferentes morfologías sobre la porosidad general es muy leve. El efecto del uso de cloruro de litio se nota en la porosidad de gran tamaño que se mide con agua destilada.

Porosidad (%) del PES en blanco y las membranas de PES de matriz mixta magnética en ausencia (barras negras) y presencia (barras blancas) de 0,1% en peso de cloruro de litio en la solución de membrana usando etanol absoluto (A) y agua destilada (B) .

La difracción de rayos X (XRD) en la Fig. 10 mostró la presencia del pico ancho alrededor de 18° que caracteriza al polímero PES, así como los picos ubicados en 44,41°, 51,71° y 76,21° que pueden indexarse ​​a (111) , (200) y (220) planos de las aleaciones de FeNi3 cúbicas centradas en las caras (fcc) cristalinas40, lo que indica el éxito en la obstrucción de las aleaciones de hierro-níquel dentro de la matriz de PES. El resultado obtenido respalda la formación exitosa de membranas de PES de matriz mixta.

Análisis XRD de las aleaciones magnéticas de hierro-níquel utilizadas como relleno, el PES en blanco sin y con la adición de 0,1 % en peso de cloruro de litio en la solución de membrana, y las membranas de PES de matriz mixta magnética en caso de usar 0,1 % en peso de cloruro de litio en el droga de membrana; PES 1090 2,0% W y PES 2080 2,0% W.

La figura 11 muestra los análisis de TGA para las membranas de PES en blanco y de matriz mixta magnética. La pérdida de peso inicial por debajo de los 200 °C correspondió a la remoción de la humedad y/o del solvente utilizado en la fabricación de la membrana; esto fue menos del 4%. La pérdida de peso de la membrana de PES en blanco es de alrededor de 450 °C (93 % en peso restante), lo que se puede atribuir a la escisión del dióxido de azufre y la escisión del enlace éter. A temperaturas más altas; la segunda etapa de degradación térmica comienza alrededor de los 575 °C (26 % en peso restante) y la columna vertebral (anillo de benceno) se descompone. Esta temperatura se incrementó ligeramente a alrededor de 588 °C y 606 °C con 44,7 y 53 % en peso restante para las membranas de PES de matriz mixta magnética PES 1090 2,0 % y PES 2080 2,0 %, respectivamente. El cambio en la pendiente de la degradación de las membranas de PES de matriz mixta magnética en comparación con la membrana de PES en blanco puede ser una indicación de la estabilidad térmica de las membranas de PES de matriz mixta magnética. Sin embargo, parece que la membrana de matriz mixta magnética al 2,0 % PES 2080 (línea c) es más estable que la membrana de matriz mixta magnética al 2,0 % PES 1090 (línea b) a una temperatura superior a 600 °C.

Análisis TGA de la membrana de PES en blanco (a) y de las membranas de PES de matriz mixta magnética (b; PES 1090 2,0 % y c; PES 2080 2,0 %) en caso de utilizar 0,1 % en peso de aditivo de cloruro de litio.

La composición elemental de PES en blanco y las membranas de PES de matriz mixta magnética en casos de ausencia y usando cloruro de litio en la solución de membrana se investigó mediante análisis EDX equipado en SEM (Tabla 2) y TEM (Tabla 3) donde tanto el % at como la masa % son exhibidos. En SEM, la fuente de rayos X es una esfera con un diámetro de aproximadamente 1000 nm, mientras que, en TEM, la fuente de rayos X es un disco con un diámetro de haz de aproximadamente 50 a 100 nm de sección. Es bien sabido que EDX no es una herramienta para el análisis químico de precisión, es solo un instrumento para la estimación de la distribución de elementos en una muestra. Se observó que la membrana de PES en blanco contenía oxígeno, azufre, carbono y otras trazas de cloruro, lo que puede atribuirse a la presencia de un elemento traza del cloruro de litio usado (el detector del EDX usado no detectó el elemento litio). Las membranas de PES de matriz mixta magnética contenían oxígeno, azufre, carbono, hierro, níquel y trazas de cloruro. La disminución del contenido de azufre en las membranas de PES de matriz mixta magnética puede ser un signo de la formación de un nuevo compuesto de PES y las aleaciones de hierro-níquel. EDX equipado con el TEM ilustra una indicación más clara de incluir las aleaciones de hierro-níquel dentro de la membrana de PES de matriz mixta magnética debido al espesor del haz mucho más bajo, las relaciones molares utilizadas 1: 9 y 2: 8 están totalmente de acuerdo con el hierro determinado y contenido de níquel en PES 1090 2,0 % W (es decir, 8,88/75,49 At% y 9,61/85,91 wt%) y PES 2080 2,0 % W (es decir, 14,4/54,65 At.% y 16,67/66,52 wt%) membranas, respectivamente. Además, el mapeo de análisis elemental que se muestra en la Fig. 12 respalda la distribución uniforme de la aleación de hierro y níquel utilizada dentro de la membrana PES de matriz magnética.

Mapeo elemental TEM de PES 2080 2.0% W membrana de matriz mixta magnética.

Como se muestra en la Fig. 13, la resistencia máxima a la tracción de la membrana de PES en blanco ha disminuido ligeramente con el uso de cloruro de litio en la solución de membrana, sin embargo, la adición de aleaciones magnéticas de hierro y níquel con diferentes microestructuras ha afectado de manera diferente la resistencia mecánica de la membrana. Membranas de PES de matriz mixta magnética fabricadas. El parecido a una estrella de mar; Fe10Ni90, afecta positivamente la resistencia de la membrana mientras que la forma de collar; Fi20Ni80, lo afecta negativamente. Esto se puede atribuir a la buena suspensión de los conos de la aleación de hierro-níquel similar a una estrella de mar con la matriz polimérica en lugar de la aleación de hierro-níquel similar a un collar abarrotado como lo indican las imágenes TEM y SEM.

Resistencia máxima a la tracción en función de la composición de la solución de membrana de las membranas de PES en blanco y de PES de matriz mixta magnética sin (WO) y con (W) 0,1 % en peso de aditivo de cloruro de litio en la solución de membrana.

Los bucles de histéresis MH del PES en blanco y las membranas de PES de matriz mixta magnética se muestran en la Fig. 14. Las membranas de PES de matriz mixta magnética tienen forma de S para mostrar sus propiedades magnéticas, pero las membranas de PES en blanco no forman una S transparente. -forma. El efecto del cloruro de litio sobre las propiedades magnéticas de la membrana es único y no se comprende por completo43.

Los bucles de histéresis MH del PES del banco y las membranas de PES de matriz mixta magnética (PES 1090 2,0 % y PES 2080 2,0 % sin y con el uso de 0,1 % en peso de aditivo de cloruro de litio en las membranas dopan.

La coercitividad (Hc) y la magnetización (Ms) de las aleaciones utilizadas (Fe10Ni90 y Fe20Ni80), el PES del banco y las membranas de PES de matriz mixta magnética sin y con el uso de cloruro de litio en las dopas de las membranas se muestran en la Fig. 15. Los resultados de la vibración magnética de las membranas de PES de matriz mixta magnética fabricadas mostraron una alta coercitividad (Hc; Oe) que la membrana de PES en blanco (aproximadamente un 147 % de mejora) en caso de ausencia del aditivo de cloruro de litio. El PES en blanco en el caso de usar cloruro de litio en la solución de membrana mostró una mejora en la coercitividad de la membrana en una proporción del 83 %, lo que puede ser una indicación de la eliminación no completa del aditivo de cloruro de litio durante el proceso de desmezclado ( proceso de solidificación de la membrana). La presencia de algo de cloruro de litio en la membrana también fue confirmada por análisis EDX. Por eso, en el caso de usar Cloruro de Litio como aditivo, la mejora en la coercitividad de la membrana de PES de matriz mixta magnética fue solo del 30% de la membrana de PES en blanco.

(A) Coercitividad (Hc; Oe) y (B) magnetización (Ms) de las aleaciones utilizadas (Fe10Ni90 y Fe20Ni80), el banco PES y las membranas de PES de matriz mixta magnética (PES 1090 2.0% y PES 2080 2.0%) sin y con el uso de 0,1% en peso de aditivo de cloruro de litio en la solución de membrana.

Por otro lado, la magnetización de la membrana de PES de matriz magnética mixta en el caso de usar aditivo de cloruro de litio es casi tres veces la magnetización de la misma membrana de PES de matriz magnética mixta sin usar aditivo de cloruro de litio en la membrana. La membrana de PES en blanco sin y con el uso de aditivo de cloruro de litio en la solución de membrana casi no mostró propiedades de magnetización. De acuerdo con las diferentes aleaciones de hierro-níquel, las membranas de PES de matriz mixta magnética que contenían Fe20Ni80 mostraron una magnetización más alta y una coercitividad más baja que las membranas de PES de matriz mixta magnética que contenían aleación de Fe10Ni90. En cuanto a la aplicación requerida, la separación de gases sin aplicar un campo magnético externo en la celda de separación destaca la propiedad de coercitividad para un mejor rendimiento de las membranas de PES de matriz mixta magnética fabricadas.

La permeabilidad decide la cantidad de moléculas penetrantes que han pasado a través de la membrana. La tasa de flujo de permeado es la tasa de transporte de moléculas de gas en un espesor dado del material. La figura 16 muestra la tasa de transmisión de oxígeno, que es la medida de la cantidad de oxígeno gaseoso que pasa a través de una barrera durante un período determinado. La membrana de PES en blanco sin y con el uso de cloruro de litio en la solución de membrana no da resultados para la permeación de oxígeno. Agregar las aleaciones magnéticas resultó en la transmisión de oxígeno. Las membranas de PES de matriz mixta magnética que contienen una aleación Fe10Ni90 similar a una estrella de mar que muestra una mayor eficiencia en la transmisión de oxígeno que las membranas de PES de matriz mixta magnética que contienen una aleación Fi20Ni80 similar a un collar. Además, la tasa de transmisión de oxígeno es una función de la concentración de aleación para ambas aleaciones. Por otro lado, parece que el aditivo de cloruro de litio mejora la transmisión de oxígeno debido al aumento de la porosidad en la capa porosa de soporte.

Tasa de transmisión de oxígeno (OTR) del banco PES y las membranas de PES de matriz mixta magnética sin y con el uso de 0,1 % en peso de aditivo de cloruro de litio en la solución de membrana.

La selectividad es un parámetro clave para lograr una alta pureza del producto con altas recuperaciones44. El mecanismo de separación de las membranas porosas (inorgánicas) se basa en el tamiz molecular (es decir, las moléculas más pequeñas se filtran a través de los poros de la membrana, mientras que las más grandes se bloquean) o en la adsorción selectiva que depende de sus propiedades de adsorción y su interacción con la membrana. materiales45,46,47.

La morfología deseada de la membrana en la separación de gases es una estructura esponjosa con un espesor de membrana considerablemente bajo48. Además, la selectividad de una membrana depende del tipo de material polimérico utilizado en la fabricación de la membrana.

En las membranas poliméricas, el transporte de moléculas de gas tiene lugar debido al movimiento molecular aleatorio de las moléculas de gas individuales. La mayoría de las membranas poliméricas muestran una buena selectividad debido a la presencia de empresas de bajo volumen libre con baja permeabilidad, como se muestra en la compensación de los límites superiores de Robeson49.

Los polímeros vítreos se utilizan como materiales para la separación de gases debido a su mayor selectividad en contraste con los polímeros gomosos que tienen una mayor permeabilidad pero una baja selectividad. La polietersulfona (PES) es un material de polímero vítreo muy destacado en las membranas de separación de gases porque tiene una unidad repetitiva de difenileno sulfona como se muestra en la Fig. 1 que forma un polímero termoplástico con una columna vertebral rígida que tiene un alto grado de inmovilidad, alta mecánica, térmica y resistencia química, buena resistencia a la fluencia y alta estabilidad dimensional35. Sin embargo, las limitaciones de compensación y la plastificación de las cadenas de polímeros siguen siendo desafíos que deben adaptarse37. Por ello, se ha elegido PES por mejorar su aplicación en la separación de gases en este trabajo.

En este trabajo, se prepararon membranas poliméricas de PES en blanco de lámina plana y PES de matriz mixta magnética mediante el método de fundición en solución e inversión de fase y las aleaciones magnéticas de hierro-níquel preparadas se incrustaron como rellenos. Todas las membranas fabricadas se caracterizaron utilizando diferentes técnicas de análisis que destacaron los siguientes puntos:

La cuchilla de colada usada atrajo las aleaciones cerca/dentro de la superficie y los rellenos magnéticos fueron arrastrados hacia la superficie de la membrana en la dirección del movimiento de la cuchilla. Esto mantiene el relleno magnético concentrado debajo de la superficie de la membrana y minimiza la sedimentación del relleno. Esta atracción entre la cuchilla usada y el relleno anuló la necesidad de aplicar un campo magnético externo durante la fundición de la membrana.

Aunque el cloruro de litio se usó para trabajar como formador de poros, también puede generar una estructura superficial más densa debido a la formación de complejos con el solvente NMP, lo que puede aumentar significativamente la viscosidad de la solución de dopaje, como lo describen otros investigadores43. Esto puede jugar como un obstáculo cinético durante el proceso de inversión de fase que conduce a que la capa superficial se vuelva más densa. La capa de piel densa no porosa se notó en SEM (Fig. 4); se ilustraron más poros en la capa de soporte de esponja de membrana en la sección transversal (Fig. 5). Mientras que los poros creados por el cloruro de litio usado se muestran en la Fig. 6 en la parte posterior de la membrana.

La porosidad es la cantidad de espacio vacío total presente en la membrana. Un mayor número de poros reducirá la selectividad y un menor número de poros mejorará la selectividad y disminuirá la permeabilidad. La porosidad también contribuye a la resistencia mecánica de la membrana, la tasa de flujo y la solubilidad de las moléculas de gas. En este trabajo, la tasa de transmisión de oxígeno está influenciada por la afinidad del oxígeno hacia los rellenos magnéticos que aumentan la tasa de transición del oxígeno con un aumento en la concentración de la aleación Fe10Ni90. Sin embargo, esta afinidad es diferente con diferentes composiciones de relleno y, en consecuencia, sus morfologías y propiedades magnéticas; PES 1090 2% W mostró OTR 2,6 veces mayor que PES 2080 2% W; aunque ambas incorporaron membranas de matriz mixta magnética no mostraron diferencia significativa en su porosidad determinada.

La mala compatibilidad de la superficie de relleno y el polímero ha sido propuesta50 como una razón para el aumento de la permeabilidad de la membrana manteniendo la selectividad dentro del rango original. La ruta de difusión del gas se acortó y, por lo tanto, la difusividad y la permeabilidad aparentes del gas aumentaron50,51; En total acuerdo con este efecto propuesto y la observación y los datos obtenidos en este trabajo, la propiedad hidrofílica de las aleaciones fabricadas y la matriz de PES relativamente hidrofóbica propusieron una baja compatibilidad entre sus superficies con la creación de espacios (es decir, las cadenas de polímero no podrían firmemente en contacto con la superficie de relleno, formando así un estrecho espacio alrededor del relleno) como se ilustra en la Fig. 17. Este efecto fue asistido por el efecto del formador de poros de cloruro de litio. Por lo tanto, la adhesión entre la matriz orgánica y las partículas de relleno inorgánico debe estudiarse en profundidad.

El grosor de la membrana reduce la permeabilidad de las moléculas de gas en las que una membrana de gran grosor dará una mayor distancia para que las moléculas de gas viajen, lo que reduce la difusión y la solubilidad del gas a través de la membrana. El grosor de la membrana (alrededor de 120 µm) que se usó en este trabajo puede contribuir a mejorar la permeación del gas en las membranas de PES de matriz mixta fabricadas.

En total acuerdo con estudios previos51, tanto la coercitividad como la magnetización de saturación dependían de la composición y microestructura de las aleaciones magnéticas. Los valores de magnetización de saturación de la membrana de PES de matriz mixta magnética fabricada fueron más bajos que los de las aleaciones magnéticas a granel. Esto se puede atribuir a la influencia de las cadenas poliméricas en las propiedades de las aleaciones magnéticas.

El diagrama esquemático ilustra el papel de los espacios que rodean la aleación.

Aunque los investigadores han tenido éxito en la preparación de muchas membranas de matriz mixta magnética a partir de diferentes polímeros y rellenos magnéticos inorgánicos, existen varios inconvenientes que pueden afectar el rendimiento de su membrana y este trabajo presentó una solución para estos inconvenientes que incluyen (1) El raro relleno magnético usado como El praseodimio o neodimio es un relleno magnético muy costoso que impide su aplicación a gran escala. (2) Las nanopartículas de óxido de hierro utilizadas como relleno en las membranas de matriz mixta magnética necesitan aplicar un campo magnético externo durante el proceso de fabricación para minimizar la sedimentación del relleno en la parte posterior de la membrana y durante el proceso de separación porque las nanopartículas de óxido de hierro perdieron su magnetización una vez que el campo magnético se alejó (es decir, la membrana perdió su afinidad hacia las moléculas objetivo), (3) La mayoría de los métodos de preparación no brindan una buena -rellenos magnéticos dispersos en las membranas formadas.

En este trabajo, las nuevas membranas de PES de matriz mixta magnética presentadas tienen una alta coercitividad de hasta 106 (emu/g) con 3,61 × 10–5 cm3/cm2·s OTR en comparación con las membranas de PES en blanco no permeables al oxígeno. Combinan las ventajas de los polímeros comunes de bajo costo y los rellenos inorgánicos de preparación simple de bajo costo y permiten su uso en una gama más amplia, y son más eficientes en diferentes aplicaciones sin aplicar un campo magnético externo durante la fundición de la membrana o el proceso de separación. Las membranas de PES de matriz mixta magnética presentadas abren nuevas áreas para el uso de membranas de matriz mixta en diferentes aplicaciones ya escala industrial.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Financiamiento de acceso abierto proporcionado por The Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) en cooperación con The Egyptian Knowledge Bank (EKB). Este trabajo fue apoyado financieramente por la Autoridad de Financiamiento de Ciencia, Tecnología e Innovación (STDF), Egipto, Subvención No. 37265.

Departamento de Investigación de Materiales Poliméricos, Ciudad de Investigación Científica y Aplicaciones Tecnológicas (SRTA-City), Ciudad de Borg El-Arab, Alejandría, 21934, Egipto

Norhan Nady y Noha Salem

Departamento de Ciencia de los Materiales, Instituto de Estudios e Investigación de Posgrado, Universidad de Alejandría, Alejandría, 21526, Egipto

Noah Salem y Sherif H. Kandil

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Conceptualización, NN; metodología, NN; software, NN y NS; análisis formal, NN; investigación, NN; recursos, NN; curación de datos, NN y NS; redacción—preparación del borrador original, NN; redacción—revisión y edición, NN y SHK; supervisión, NN y SHK; revisión de la versión final, NN y SHK Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Norhan Nady.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Nady, N., Salem, N. & Kandil, SH Nuevas membranas de matriz mixta de hierro-níquel/poli(etersulfona) magnéticas para el potencial de separación de oxígeno sin aplicar un campo magnético externo. Informe científico 12, 13675 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16979-6

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Recibido: 02 junio 2022

Aceptado: 19 julio 2022

Publicado: 11 agosto 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16979-6

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