Diseño de membranas retenedoras de aire ultrafinas para el transporte de vapores a presión.(Y) Diagrama esquemático del transporte de vapor a presión a través de una membrana nanoporosa con un espacio de aire ultrafino. (b) Diagrama del proceso de fabricación: una membrana de alúmina porosa se modifica con una capa de enmascaramiento hidrófila, se somete a pulverización catódica con depósito de metal controlado en los poros, se recubre selectivamente con una capa hidrófoba en la superficie metálica y se trata para eliminar la capa de enmascaramiento residual. (C) Ángulo de contacto con el agua en las superficies superior e inferior de la membrana. E.M.(d) superficie superior y (a mi) sección transversal de la superficie superior de la membrana. Préstamo: Progreso de la ciencia (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg6638
Investigadores de CU Boulder han desarrollado un nuevo sistema de filtración de agua por membrana basado en burbujas que podría ayudar a resolver los problemas de escasez de agua en todo el mundo.
Los filtros de membrana generalmente usan presión para forzar el agua a través de una pantalla para separar partículas y contaminantes no deseados. El nuevo sistema de membrana es único porque utiliza una pequeña capa de burbujas de aire para destilar el agua en lugar de tamizarla. Este cambio hace que el sistema sea más permeable y mejor en la eliminación de contaminantes no deseados que los sistemas de ósmosis inversa comúnmente utilizados en la actualidad.
La nueva tecnología fue descrita en un artículo publicado recientemente en la revista Progreso de la ciencia, y el trabajo del campus fue dirigido por Anthony Straub, profesor asistente de ingeniería civil, ambiental y arquitectónica con un doctorado. estudiante Duong Nguyen como primer autor.
Straub dijo que la membrana de su equipo podría usarse en sistemas avanzados de tratamiento de agua y otras aplicaciones.
“Se pueden usar para purificar el agua en un grado muy alto en términos de desalinización de agua de mar y reutilización de aguas residuales”, dijo Straub. “También tenemos una colaboración continua con la NASA para usar estas membranas para reciclar agua durante las misiones de investigación y exploración espacial”.
El uso de membranas de ingeniería de última generación está limitado por una compensación universal en la que aquellas con alta permeabilidad al agua también tienen dificultades para eliminar las sales. Esto significa que las membranas que pueden procesar grandes cantidades de agua también tienen una capacidad inherentemente limitada para tratar esa agua.
“También son susceptibles a la degradación por los productos químicos utilizados en el tratamiento del agua”, dijo Straub. “Entonces, hay muchos beneficios en el uso de esta tecnología y posiblemente en su integración en el tratamiento existente”.
Nguyen proviene de una zona costera cerca de Hanoi, Vietnam, donde mantener el agua limpia sigue siendo un gran desafío debido a la contaminación de las actividades industriales. Dijo que había visto personalmente cómo la falta de tecnologías eficientes de tratamiento de agua y la mala infraestructura de agua afectaban negativamente a las personas de la zona.
“La pasión por asegurar los recursos hídricos y mejorar la calidad del agua para mi comunidad, y en todo el mundo, me llevó a obtener un título e investigar membranas de purificación de agua en CU Boulder”, dijo. “La universidad tiene una sólida reputación en este campo gracias a muchos profesores que son investigadores líderes en el campo del tratamiento y la reutilización del agua, incluido mi director de tesis, el profesor Straub. Aprendí mucho de él, tanto en términos de investigación como de desarrollo profesional durante mi pasantía de doctorado aquí”.
Straub dijo que la universidad tiene una rica historia en la investigación de la reutilización del agua, en gran parte gracias al Centro de Ingeniería y Tecnología de Membranas en el campus y las actividades en curso a través del Programa de Ingeniería Ambiental. Agregó que el equipo usó la instrumentación compartida de Colorado en nanofabricación y caracterización en el campus para completar el trabajo altamente interdisciplinario.
“Hemos estado tratando de crear este tipo de membrana durante años”, dijo. “Ahora buscaremos formas de ampliar y potencialmente integrarnos con los enfoques de tratamiento de agua existentes”.
Más información:
Duong T. Nguyen et al., Destilación controlada por presión usando membranas de retención de aire para la purificación rápida y selectiva del agua, Progreso de la ciencia (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg6638