Crean membranas basadas en óxido de grafeno que pueden filtrar solventes orgánicos
Anteriormente, se demostró que las membranas de óxido de grafeno son completamente impermeables a todos los disolventes, excepto el agua, sin embargo, un estudio publicado en Nature Materials ahora muestra que podemos adaptar las moléculas que pasan a través de estas membranas simplemente haciéndolas ultrafinas.
El equipo de investigación dirigido por el profesor Rahul Nair en el Instituto Nacional de Grafeno y la Escuela de Ingeniería Química y Ciencias Analíticas de la Universidad de Manchester diseñó esta membrana para permitir el paso de todos los solventes pero sin comprometer la capacidad de separar las partículas más pequeñas.
En las membranas ultradelgadas recientemente desarrolladas, las láminas de óxido de grafeno se ensamblan de tal manera que los agujeros formados durante el ensamblaje están interconectados por nanocanales de grafeno, lo que produce un tamiz a escala atómica que permite el gran flujo de solventes a través de la membrana.
Esta nueva investigación permite la expansión en las aplicaciones de membranas basadas en grafeno desde la desalinización de agua de mar hasta la nanofiltración con solvente orgánico (OSN). A diferencia de la desalinización de agua de mar, que separa las sales del agua, la tecnología OSN separa los compuestos orgánicos cargados o sin carga de un solvente orgánico.
Como ejemplo, los científicos de Manchester demostraron que las membranas de óxido de grafeno pueden diseñarse para eliminar por completo varios tintes orgánicos tan pequeños como un nanómetro disuelto en metanol.
La separación química tiene que ver con la energía, varios procesos de separación química consumen aproximadamente la mitad del uso de energía industrial. Cualquier nuevo proceso de separación eficiente minimizará el consumo de energía, que ahora tiene una gran demanda. Para 2030, se prevé que el mundo consuma un 60% más de energía que en la actualidad.Profesor Rahul Nair.
El profesor Nair dijo:
«Solo por diversión, incluso filtramos whisky y coñac a través de la membrana de óxido de grafeno. La membrana permitió el paso del alcohol pero eliminó las moléculas más grandes, lo que le da color ámbar. El whisky transparente huele de manera similar al whisky original, pero no se nos permite beberlo en el laboratorio, ¡pero fue un experimento divertido el viernes por la noche! «
Las membranas recién desarrolladas no solo filtran moléculas pequeñas, sino que aumenta la eficiencia de filtración al aumentar la velocidad de flujo del solvente.
El Prof. Nair añadió:
«La separación química tiene que ver con la energía, varios procesos de separación química consumen aproximadamente la mitad del consumo de energía industrial. Cualquier nuevo proceso de separación eficiente minimizará el consumo de energía, que ahora tiene una gran demanda. Para 2030, se prevé que el mundo consuma un 60% más de energía que en la actualidad «.
El Dr. Su, quien dirigió el experimento agregó:
«Las membranas desarrolladas no solo son útiles para filtrar el alcohol, sino que el tamaño preciso del tamiz y el alto flujo abren nuevas oportunidades para separar moléculas de diferentes solventes orgánicos para industrias químicas y farmacéuticas. Este desarrollo es particularmente importante porque la mayoría de las membranas basadas en polímeros existentes son inestables en solventes orgánicos mientras que la membrana de óxido de grafeno desarrollada es altamente estable».
Las membranas de óxido de grafeno desarrolladas en el National Graphene Institute han atraído una gran atención por las aplicaciones de filtración y desalinización del agua , proporcionando una posible solución a la escasez de agua.
Mediante el uso de membranas ultradelgadas, este es el primer experimento claro para mostrar cómo otros solventes se pueden filtrar, lo que demuestra que existe potencial para la nanofiltración con solventes orgánicos.
Grafeno: el primer material bidimensional del mundo es conocido por sus superlativos versátiles, puede ser hidrofóbico e hidrófilo, más resistente que el acero, flexible, flexible y un millón de veces más delgado que un cabello humano.
Esta investigación ha cambiado la percepción de qué son capaces las membranas de óxido de grafeno y cómo podemos usarlas. Al poder diseñar estas membranas para filtrar moléculas o disolventes específicos, abre nuevos usos potenciales que no han sido explorados previamente.
Fuente: http://www.manchester.ac.uk/discover/news/graphene-water-filter-turns-whisky-clear/
