Pesquisa de membrana promete tratamento de dessalinização menos caro Pesquisadores medem, modelam membranas de dessalinização para maximizar o fluxo e limpar mais água, com menos custo por *Jay Landers
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Fotos: Imagem do grupo de pesquisa Ganapathysubramanian / Iowa State University e Gregory Foss / Texas Advanced Computing Center, Tyler Henderson / Penn State, Universidade do Texas, em Austin
Criada por meio de modelagem 3D, esta reconstrução de uma membrana de polímero retrata a água - mostrada aqui como canais de prata se movendo de cima para baixo tendo que diminuir a velocidade para evitar pontos densos na membrana
esde a sua introdução, há mais de 40 anos, as membranas de osmose reversa polimerizadas interfacialmente se tornaram a tecnologia líder usada em dessalinização em todo o mundo. No entanto, apesar da popularidade dessas membranas, os cientistas há muito tempo têm uma compreensão incompleta de como a água passa por elas. Em “O controle em nanoescala da inomogeneidade interna melhora o transporte de água nas membranas de dessalinização ”, um artigo publicado recentemente na revista Science , uma equipe de pesquisadores acadêmicos e da indústria documenta como as diferenças mínimas na densidade dentro das membranas de RO afetam seu desempenho. Espera-se que as descobertas aumentem significativamente o desempenho da membrana, reduzindo potencialmente a quantidade de energia necessária para operar as membranas e, assim, cortando o custo de um processo de tratamento crítico no centro de dessalinização e, cada vez mais, os esforços de reuso de água.
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Usada em aplicações de tratamento de alta pressão, uma membrana polimerizada interfacialmente inclui um filme extremamente fino na interface entre uma solução de diamina solúvel em água e uma solução de cloreto de ácido. A combinação de materiais resultante produz uma membrana que é relativamente permeável à água, mas não à maioria das impurezas. Exatamente como a água flui através das membranas não é bem compreendido. “As membranas de osmose reversa são amplamente utilizadas para limpar água, mas ainda há muito que não sabemos sobre elas”, disse Manish Kumar, Ph.D., PE, professor associado do Departamento de Engenharia Civil, Arquitetura e Ambiental da a Universidade do Texas em Austin , em um comunicado à imprensa de 31 de dezembro divulgado pela universidade. Kumar co-liderou a equipe de pesquisa que publicou recentemente suas descobertas sobre o desempenho da membrana. “Não podíamos realmente dizer como a água se move através deles, então todas as melhorias nos últimos 40 anos foram essencialmente feitas no escuro”, disse Kumar.
Segundo Biswajit Khara, olhando a imagem da capa da Science que os pesquisadores do estado de Iowa criaram com a ajuda do Texas Advanced Computing Center: O vermelho acima da membrana mostra água sob pressão mais alta e com maiores concentrações de sal; a estrutura de ouro, granular e esponjosa no meio mostra áreas mais densas e menos densas dentro da membrana que impede o sal; canais de prata mostram como a água flui; e o azul na parte inferior mostra água sob pressão mais baixa e com concentrações mais baixas de sal. Mais reveladores são as linhas prateadas que mostram a água movendo-se em torno de pontos densos na membrana. “Você pode ver grandes quantidades de variação nas características de fluxo dentro das membranas 3D”, disse Khara.
Por exemplo, a espessura da membrana foi considerada um fator chave na permeabilidade, com membranas mais espessas consideradas menos permeáveis. No entanto, os cientistas da DuPont Water Solutions , um fabricante de membranas RO, notaram algo estranho: membranas mais espessas às vezes tinham maior permeabilidade do que membranas mais finas.
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