(a, b) imágenes SEM y (c) de la imagen AFM de membrana de malla recubierta con ZIF-8; (d) La fotografía de varias gotas de aceite en la membrana de malla recubierta de ZIF-8. Crédito:© Science China Press
Los frecuentes derrames de petróleo durante el transporte de petróleo se han convertido en un problema ambiental y económico mundial crítico. Tecnologías tradicionales de separación de aceite y agua, incluida la centrifugación, filtración, flotación por aire disuelto, desnatadores de aceite y adsorción, tienen baja eficiencia y consumen grandes cantidades de energía durante los complejos procesos de separación.
La separación de membranas es un enfoque prometedor y económico para abordar los desafíos energéticos y ambientales. Inspirado en el comportamiento antihumedad de una gota de aceite en las escamas de pescado en el agua, Los investigadores han desarrollado materiales superoleófobos submarinos en los últimos años. Sin embargo, Algunas membranas de polímeros orgánicos pierden la capacidad de separación de aceite y agua a altas temperaturas o por exposición a disolventes orgánicos. Adicionalmente, la producción de la mayoría de las membranas inorgánicas implica complejos procesos de preparación.
Para solucionar estos problemas, Ming Xue y compañeros de trabajo de la Universidad de Jilin, Porcelana, han introducido una micro / nanoestructura en una membrana MOF para mejorar la eficiencia de separación de agua / aceite. Sus resultados se publican en Ciencia China Materiales .
(a, b) Fotografías del proceso de separación de aceite y agua utilizando la membrana de malla recubierta de ZIF-8; (C, d) Ángulos de contacto de aceite subacuático (UWOCA) de la membrana de malla recubierta de ZIF-8 después del tratamiento de calentamiento a diferentes temperaturas y sumergida en varios disolventes orgánicos. Crédito:© Science China Press
"Construimos con éxito una membrana de malla recubierta con ZIF-8 con un excelente rendimiento de separación de aceite y agua simplemente sumergiendo la malla en una solución precursora a temperatura ambiente y presión atmosférica, ", dijo el profesor Xue." La membrana muestra propiedades superoleófobas bajo el agua, que se atribuye a la micro y nanoestructura en la superficie de la membrana recubierta de ZIF-8. La fase acuosa se embebe en la micro y nano estructura jerárquica de la superficie de la membrana, formando una capa de barrera, lo que permite que la fase acuosa atraviese la membrana por gravedad rápidamente, y rechaza la fase oleosa. Este es el mecanismo de separación ".
Esta membrana MOF exhibe una excelente eficiencia de separación superior al 99,99 por ciento para varias mezclas de aceite y agua con un contenido de aceite residual en el agua recolectada inferior a 4 ppm. También muestra un flujo de agua notable de hasta 10, 2000 L / m 2 hy una presión de intrusión de aceite más alta de 6400 Pa. En cuanto a la estabilidad, Xue dijo, "esta membrana muestra una estabilidad excepcional a altas temperaturas (200 ° C) y cuando se expone a varios disolventes orgánicos (tetrahidrofurano (THF), NORTE, N'-dimetilformamida (DMF), N-metil-2-pirrolidona (NMP), inmersión en diclorometano (DCM) y n-hexano) ".
"Más importante, "añadió, "basado en su método de fabricación fácil y los materiales baratos y fácilmente disponibles, este tipo de membrana MOF se puede ampliar fácilmente, y capaz de tratar una gran cantidad de mezcla de aceite y agua ".
