(un, b) immagini SEM e (c) immagine AFM della membrana a rete rivestita con ZIF-8; (d) La fotografia di diverse goccioline di olio sulla membrana a rete rivestita con ZIF-8. Credito:©Science China Press
Le frequenti fuoriuscite di petrolio durante il trasporto di petrolio sono diventate un problema ambientale ed economico globale critico. Tecnologie tradizionali di separazione olio-acqua, compresa la centrifugazione, filtrazione, flottazione ad aria disciolta, disoleatori e adsorbimento, hanno bassa efficienza e consumano grandi quantità di energia durante processi di separazione complessi.
La separazione a membrana è un approccio promettente ed economico per affrontare le sfide energetiche e ambientali. Ispirato al comportamento anti-bagnatura di una goccia d'olio su squame di pesce in acqua, i ricercatori hanno sviluppato materiali superoleofobici subacquei negli ultimi anni. Però, alcune membrane polimeriche organiche perdono la capacità di separazione olio-acqua ad alta temperatura o esposizione a solventi organici. Inoltre, la produzione della maggior parte delle membrane inorganiche richiede processi di preparazione complessi.
Per risolvere questi problemi, Ming Xue e collaboratori dell'Università di Jilin, Cina, hanno introdotto una micro/nanostruttura in una membrana MOF per migliorare l'efficienza di separazione acqua/olio. I loro risultati sono pubblicati in Scienza Cina Materiali .
(un, b) Fotografie del processo di separazione olio-acqua utilizzando la membrana a rete rivestita con ZIF-8; (C, d) Angoli di contatto dell'olio sott'acqua (UWOCA) della membrana a rete rivestita con ZIF-8 dopo il trattamento termico a diverse temperature e l'immersione in vari solventi organici. Credito:©Science China Press
"Abbiamo costruito con successo una membrana a rete rivestita con ZIF-8 con eccellenti prestazioni di separazione olio-acqua semplicemente immergendo la rete in una soluzione precursore a temperatura ambiente e pressione atmosferica, " ha detto il Prof. Xue. "La membrana mostra proprietà superoleofobiche subacquee, che è attribuito alla micro e nanostruttura sulla superficie della membrana rivestita con ZIF-8. La fase acquosa si assorbe nella struttura micro e nano gerarchica della superficie della membrana, formare uno strato barriera, che consente alla fase acquosa di passare rapidamente attraverso la membrana per gravità, e rifiuta la fase oleosa. Questo è il meccanismo di separazione".
Questa membrana MOF mostra un'eccellente efficienza di separazione oltre il 99,99% per varie miscele olio-acqua con un contenuto di olio residuo nell'acqua raccolta inferiore a 4 ppm. Mostra anche un notevole flusso d'acqua fino a 10, 2000 litri/m 2 h e una pressione di intrusione dell'olio maggiore di 6400 Pa. Per quanto riguarda la stabilità, Xue ha detto, "questa membrana mostra un'eccezionale stabilità ad alta temperatura (200°C) e se esposta a vari solventi organici (tetraidrofurano (THF), N, N'-dimetilformammide (DMF), N-metil-2-pirrolidone (NMP), immersione in diclorometano (DCM) e n-esano)."
"Ma ancora più importante, " Ha aggiunto, "basato sul suo facile metodo di fabbricazione e sui materiali facilmente disponibili ed economici, questo tipo di membrana MOF può essere facilmente ingrandito, e in grado di trattare una grande quantità di miscela olio-acqua."
