(uma, b) imagens de SEM e (c) imagem de AFM de membrana de malha revestida com ZIF-8; (d) A fotografia de várias gotas de óleo na membrana de malha revestida com ZIF-8. Crédito:© Science China Press
Derramamentos freqüentes de óleo durante o transporte de óleo tornaram-se um problema ambiental e econômico global crítico. Tecnologias tradicionais de separação de água e óleo, incluindo centrifugação, filtração, flotação de ar dissolvido, skimmers e adsorção de óleo, têm baixa eficiência e consomem grande quantidade de energia durante processos de separação complexos.
A separação por membrana é uma abordagem promissora e econômica para enfrentar os desafios energéticos e ambientais. Inspirado no comportamento anti-umectante de uma gota de óleo nas escamas de peixes na água, pesquisadores desenvolveram materiais superoleofóbicos subaquáticos nos últimos anos. Contudo, algumas membranas de polímero orgânico perdem a capacidade de separação óleo-água em alta temperatura ou exposição a solventes orgânicos. Adicionalmente, a produção da maioria das membranas inorgânicas envolve processos de preparação complexos.
Para resolver esses problemas, Ming Xue e colegas de trabalho da Universidade Jilin, China, introduziram uma micro / nanoestrutura em uma membrana MOF para melhorar a eficiência de separação de água / óleo. Seus resultados são publicados em Science China Materials .
(uma, b) Fotografias do processo de separação óleo-água usando a membrana de malha revestida com ZIF-8; (c, d) Ângulos de contato de óleo subaquático (UWOCAs) da membrana de malha revestida com ZIF-8 após tratamento de aquecimento sob diferentes temperaturas e imersão em vários solventes orgânicos. Crédito:© Science China Press
"Construímos com sucesso uma membrana de malha revestida com ZIF-8 com excelente desempenho de separação óleo-água, simplesmente imergindo a malha em uma solução precursora em temperatura ambiente e pressão atmosférica, "disse o Prof. Xue." A membrana mostra propriedades superoleofóbicas subaquáticas, que é atribuído à micro e nanoestrutura na superfície da membrana revestida com ZIF-8. A fase aquosa se embebe na micro e nano estrutura hierárquica da superfície da membrana, formando uma camada de barreira, o que permite que a fase de água passe através da membrana por meio da gravidade rapidamente, e rejeita a fase oleosa. Este é o mecanismo de separação. "
Esta membrana MOF exibe excelente eficiência de separação acima de 99,99 por cento para várias misturas de óleo-água com o teor de óleo residual na água coletada inferior a 4 ppm. Ele também mostra um notável fluxo de água de até 10, 2000 L / m 2 he maior pressão de intrusão de óleo de 6400 Pa. Em relação à estabilidade, Xue disse, "esta membrana exibe excelente estabilidade sob alta temperatura (200 ° C) e quando exposta a vários solventes orgânicos (tetrahidrofurano (THF), N, N'-dimetilformamida (DMF), N-metil-2-pirrolidona (NMP), diclorometano (DCM) e n-hexano) imersão. "
"Mais importante, " ele adicionou, "com base em seu método de fabricação fácil e nos materiais baratos e prontamente disponíveis, este tipo de membrana MOF pode ser facilmente ampliada, e capaz de tratar uma grande quantidade de mistura de óleo-água. "
