Grafeno

1 de dezembro de 2020 | Por Scott Jenkins

A filtração está sendo investigada como uma alternativa aos métodos de separação térmica (como destilação e evaporação) em muitas aplicações devido ao potencial de economia de energia, mas as membranas de filtração convencionais, como as usadas na dessalinização da água, geralmente não são robustas o suficiente para suportar altas temperaturas e condições químicas severas.

Agora, a Via Separations (Somerville, Mass.; www.viaseparations.com) demonstrou um processo para fabricar material de membrana de óxido de grafeno (GO) que pode resistir a condições adversas. Em sua primeira aplicação comercial, a membrana GO está sendo empregada para a concentração de licor negro em operações de papel e celulose, onde a membrana apresenta pH muito alto.

Um subproduto dos processos de polpação de madeira, o licor negro contém lignina, hemicelulose e materiais inorgânicos da madeira, após a celulose ter sido removida durante a fabricação do papel. Inicialmente, o licor negro contém cerca de 12 a 15% de sólidos e precisa ser concentrado a 70% de sólidos para recuperar e reciclar os produtos químicos orgânicos do licor negro de volta ao processo de polpação.

A membrana da Via consiste em flocos de óxido de grafeno (GO) fundidos em um material de suporte hidrofílico por meio de um procedimento de deposição patenteado. O andaime resultante de flocos de GO é unido por links moleculares personalizáveis ​​que permitem aos cientistas manipular a quantidade de espaço entre as folhas de GO. "O processo de montagem com o GO e as articulações pode ser executado de várias maneiras", explica o engenheiro da Via, Lauren Kovacs. "A química GO permite personalizações para separar materiais com pesos moleculares variados."

A membrana resultante é robusta o suficiente para separar sólidos em níveis de pH de 13 a 14. O material da membrana é então enrolado em espiral em módulos semelhantes à configuração de uma membrana de osmose reversa.

Os engenheiros da Via estão construindo um sistema piloto portátil para concentração de licor negro que será instalado em uma fábrica de papel no início de 2021.