Diagrama esquemático de N-TiO 2 y TiO 2 preparación de membranas recubiertas y mecanismo de fotocatálisis activada por luz visible para mitigar las incrustaciones. Crédito:ZHANG Huiru
Investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia China de Ciencias y del Laboratorio Nacional Argonne en los EE. UU. Han empleado recientemente la deposición de capa atómica (ALD) para fabricar membranas activadas por luz visible que utilizan de manera eficiente la energía solar.
El estudio fue publicado en Materiales funcionales avanzados el 30 de junio.
Esta investigación es importante porque las membranas se encuentran entre los medios más prometedores para proporcionar un mayor suministro de agua apta para su uso. Sin embargo, el ensuciamiento de la membrana sigue siendo un problema crítico que restringe su aplicación generalizada.
La membrana modificada en este estudio exhibe un excelente antiincrustante y un rendimiento de autolimpieza in situ bajo irradiación de luz visible.
El acoplamiento de la fotocatálisis con la separación de membranas se ha propuesto anteriormente como una forma potencialmente eficaz de reducir el ensuciamiento de la membrana. Sin embargo, Los materiales utilizados en la fotocatálisis limitan el uso de fuentes de bajo costo como la luz solar debido a sus grandes bandas prohibidas.
Para resolver este problema, los investigadores fabricaron una película fotocatalítica activada por luz visible dopando nitrógeno en la red de TiO 2 depositado sobre membranas cerámicas comerciales utilizando ALD.
El N-TiO 2 El revestimiento dotó a las membranas de una capacidad de autolimpieza eficaz in situ y de una estabilidad mejorada bajo la irradiación solar debido a las reacciones redox entre las incrustaciones orgánicas y las especies reactivas de oxígeno (ROS) generadas, así como al aumento de la hidrofilicidad de la superficie.
La sinergia entre la separación de membranas y las reacciones redox que involucran contaminantes orgánicos y ROS producidos por la capa activada por luz visible sugiere la posibilidad de un funcionamiento estable y sostenible de la membrana bajo irradiación solar in situ.
Los investigadores también destacaron la importancia de la tecnología ALD en la fabricación de membranas.
El profesor Luo Jianquan de IPE dijo que el estudio "abre una puerta" a la aplicación de la tecnología ALD a la modificación de la superficie de la membrana para el control de incrustaciones.
Seth B. Darling, un coautor de Argonne, señaló que la investigación actual se encuentra "entre las primeras demostraciones exitosas de autolimpieza en tiempo real de una membrana durante el funcionamiento". También dijo que ALD es una herramienta poderosa para mejorar el rendimiento de las separaciones de membranas más allá de la mitigación de incrustaciones.
Las películas fotocatalíticas dopadas con N y ALD prometen utilizar energía solar para controlar eficazmente el ensuciamiento de las membranas y establecer un sistema de separación de membranas sostenible.
