p Os pesquisadores da Universidade de Manchester deram um salto à frente na superação de um dos maiores problemas da tecnologia de membrana:a incrustação de membrana. p Separações baseadas em membrana são essenciais para vários processos, como filtragem de água e separação de óleo e gás. O uso de grafeno e outros materiais 2-D na tecnologia de membrana tem atraído atenção significativa devido à capacidade de ajuste desses materiais, tornando possível filtrar impurezas que antes não se pensava possível.

p A incrustação é um evento inevitável na separação da membrana, onde bloqueios ocorrem nos poros de uma membrana, interromper o fluxo e impedir o funcionamento normal da membrana. A incrustação é um problema especialmente grave para a tecnologia de separação de óleo devido à facilidade com que as gotas de óleo aderem à superfície da membrana.

p Publicado em Nature Communications , a equipe baseada no Departamento de Engenharia Química e Ciências Analíticas, Henry Royce Institute e o National Graphene Institute em colaboração com a University College London (UCL), demonstraram que a forma bidimensional esfoliada da vermiculita, um mineral de argila natural, pode ser usado como um revestimento resistente a incrustações para separação óleo-água.

p É bem conhecido que aumentar a molhabilidade da água e diminuir a adesão do óleo em uma membrana pode reduzir o entupimento da membrana devido à deposição de óleo. No passado, a comunidade científica se concentrou principalmente em ajustar a carga superficial da membrana por modificação química para aumentar a molhabilidade da água e, portanto, reduzir a incrustação. Essas tentativas tiveram sucesso em parte, mas as propriedades anti-incrustantes de longo prazo ainda não haviam sido alcançadas.

p Agora, a equipe da Universidade de Manchester descobriu que as propriedades umectantes das membranas de vermiculita, preparado pelo empilhamento de muitas camadas de folhas de vermiculita bidimensional, pode ser ajustado de super-hidrofílico para hidrofóbico simplesmente trocando os cátions presentes na superfície e entre as camadas de vermiculita.

p Avançar, a equipe também demonstrou como explorar essa propriedade incomum para reduzir o entupimento da membrana durante a filtração de óleo-água usando vermiculita superidrofílica trocada com lítio (vermiculita de lítio) como camada de revestimento para membranas de microfiltração comerciais.

p Dr. Kun Huang, o autor principal do artigo disse:"As membranas de vermiculita de lítio não só fornecem super-hidrofilicidade, mas também repelem as gotas de óleo durante a filtração devido à sua propriedade superoleofóbica subaquática. A adesão do óleo subaquático em membranas de microfiltração revestidas de vermiculita foi mais de 40 vezes menor do que as não revestidas membrana."

p A separação óleo-água demonstrada é apenas um exemplo do uso de membranas anti-incrustantes super-hidrofílicas. Sua aplicação pode ser expandida para outras áreas, como o desenvolvimento de superfícies autolimpantes, e filtros anti-incrustantes para biofiltração.

p O professor Rahul Raveendran Nair disse:"O desenvolvimento de membranas anti-incrustantes para separação óleo-água é um objetivo há muito procurado por cientistas e tecnólogos, o que é evidente pelo rápido crescimento do número de publicações nesta área. Acreditamos que nosso trabalho proporciona um grande avanço na compreensão fundamental das propriedades de umedecimento de sólidos até o nível molecular e é um marco notável no desenvolvimento de tecnologias robustas de membrana resistente a incrustação. "

p O trabalho foi feito em colaboração com cientistas do Departamento de Física e Astronomia da UCL para investigar o mecanismo da transição incomum de umedecimento pela água na membrana da vermiculita após a troca iônica.

p Patrick Rowe, da UCL disse:"Nosso estudo mostra como os detalhes em escala atômica da interação entre as moléculas de água, superfícies e íons são importantes para compreender as propriedades superficiais dos sólidos. A alta afinidade com a água e, portanto, a menor interação das gotículas de óleo da vermiculita de lítio é devido ao arranjo exclusivo das moléculas de água na superfície da vermiculita de lítio. "

p Dra. Christie Cherian, quem é co-autor do artigo disse:"A presença de íons na membrana da vermiculita ajudou a fixar as moléculas de água firmemente na superfície, mesmo quando a membrana foi exposta ao óleo por um período prolongado de tempo, uma propriedade exclusiva da membrana revestida de vermiculita, mostra-se promissor para usá-lo como um revestimento anti-incrustante de longo prazo.