En una primicia mundial, un equipo de investigación internacional, dirigido por la Universidad de Monash y ANSTO, ha creado una membrana porosa ultradelgada para separar completamente los iones potencialmente dañinos, como el plomo y el mercurio, del agua.
Esta innovación podría mejorar el proceso de desalinización y transformar el agua más sucia en algo potable para millones de personas en todo el mundo.
La membrana funcionó de manera constante durante más de 750 horas utilizando energía limitada. También podría fabricarse a escala global, en espera de más pruebas.
Los investigadores desarrollaron por primera vez nanoestructuras de tetracapa 4-carboxifenil porfirina de aluminio monocapa estable al agua llamadas AI-MOF, y demostraron su casi perfección como materiales de construcción para membranas en separación de iones del agua.
Estas nanohojas de Al-MOF, exfoliadas a un espesor de nanoescala mil millonésimas de metro, pueden ayudar a eliminar los carcinógenos nocivos de la atmósfera al crear membranas altamente porosas para facilitar los procesos de separación de gases y solventes orgánicos, comocomo pintura
Los resultados del estudio se publican en la revista Avances científicos .
El estudio fue dirigido por el profesor Xiwang Zhang, investigador del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Monash y director del Centro de Investigación ARC para la separación eficiente de la energía, y el Dr. Qinfen Gu, científico principal del sincrotrón australiano de ANSTO.
"Debido a la rica porosidad y tamaño de poro uniforme, los marcos orgánicos de metal MOF ofrecen ventajas significativas sobre otros materiales para la separación precisa y rápida de la membrana", dijo el profesor Zhang.
"Sin embargo, sigue siendo un desafío desalentador fabricar membranas MOF ultrafinas menos de 100 nanómetros para el procesamiento relacionado con el agua, ya que la mayoría de las membranas MOF reportadas son típicamente gruesas y sufren de una estabilidad hidrolítica insuficiente."
"En este primer estudio mundial, pudimos usar estos Al-MOF ultrafinos para crear una membrana que es permeable al agua mientras se alcanza la máxima porosidad con casi un 100 por ciento de rechazo de iones. Este estudio es prometedor para la aplicación futura deesta membrana a otros procesos de filtración, como la separación de gases "
Los polímeros son, con mucho, los materiales de membrana más extendidos, en gran parte debido a su fácil procesabilidad y bajo costo, sugiere el estudio.
Sin embargo, las membranas poliméricas tradicionales para la separación de iones del agua generalmente contienen una capa selectiva densa, lo que lleva a una selectividad limitada. Por el contrario, las membranas nanoporosas, donde los nanoporos uniformes actúan como la función de tamizado, pueden superar esta limitación.
Este estudio innovador confirma que los nanoporos intrínsecos de las nanohojas de Al-MOF facilitan la separación de iones / agua al crear canales alineados verticalmente como la principal vía de transporte para las moléculas de agua, y fue posible gracias a la capacidad única del Sincrotrón australiano para analizar materialesa nivel molecular.
"Utilizamos un instrumento llamado línea de haz de Difracción de Polvo en el Sincrotrón Australiano de ANSTO, para comprender la diferencia entre la estructura molecular de las muestras de nano-hojas y las muestras a diferentes temperaturas, para probar el rendimiento de la purificación del agua", dijo el Dr. Gu.
"La técnica, denominada caracterización de difracción de rayos X en polvo a alta temperatura in situ, se realizó en las nanohojas, y durante el proceso no hubo variaciones obvias en las muestras a temperatura creciente, lo que demuestra su robustez".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Monash . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :