Grafene

1 dicembre 2020 | Di Scott Jenkins

La filtrazione viene studiata come alternativa ai metodi di separazione termica (come distillazione ed evaporazione) in molte applicazioni a causa del potenziale risparmio energetico, ma le membrane di filtrazione convenzionali, come quelle utilizzate nella desalinizzazione dell'acqua, spesso non sono abbastanza robuste per resistere alle alte temperature e condizioni chimiche severe.

Ora, Via Separations (Somerville, Mass.; www.viaseparations.com) ha dimostrato un processo per produrre materiale per membrane di ossido di grafene (GO) in grado di resistere a condizioni difficili. Nella sua prima applicazione commerciale, la membrana GO viene impiegata per la concentrazione di liquor nero nelle operazioni di lavorazione della pasta e della carta, dove la membrana presenta un pH molto elevato.

Un sottoprodotto dei processi di lavorazione della pasta di legno, il liquore nero contiene lignina, emicellulosa e materiali inorganici del legno, dopo che la cellulosa è stata rimossa durante la produzione della carta. Inizialmente, il liquore nero contiene circa il 12-15% di solidi e deve essere concentrato al 70% di solidi per recuperare e riciclare le sostanze chimiche organiche dal liquore nero nel processo di spappolamento.

La membrana di Via è costituita da scaglie di ossido di grafene (GO) colate su un materiale di supporto idrofilo attraverso una procedura di deposizione brevettata. L'impalcatura risultante di fiocchi GO è tenuta insieme da collegamenti molecolari personalizzabili che consentono agli scienziati di manipolare la quantità di spazio tra i fogli GO. "Il processo di assemblaggio con il GO e i collegamenti può essere eseguito in vari modi", spiega l'ingegnere Via Lauren Kovacs. "La chimica GO consente personalizzazioni per separare materiali con pesi molecolari variabili."

La membrana risultante è sufficientemente robusta da separare i solidi a livelli di pH compresi tra 13 e 14. Il materiale della membrana viene quindi avvolto a spirale in moduli simili alla configurazione di una membrana ad osmosi inversa.

Gli ingegneri di Via stanno costruendo un sistema pilota portatile per la concentrazione del liquor nero che sarà installato in una cartiera all'inizio del 2021.