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La nueva técnica de imagen es un gran avance para los materiales de filtración

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El sistema de los investigadores del MIT muestra las fibras de la membrana del filtro en rojo y las gotas aceitosas que se acumulan en ella en verde.

Es fácil ver cómo el agua y el aceite no se mezclan bien. Puede ver una mancha de aceite en un charco, por ejemplo, o luchar contra una capa de suciedad mientras lava los platos sucios.

Pero a pesar de que son difíciles de mezclar, también es muy difícil separarlos por completo, lo que sería útil para limpiar un derrame de petróleo, por ejemplo. Intentar separar estos dos elementos a menudo resulta en membranas que se obstruyen o se "ensucian".

Una nueva investigación del MIT podría proporcionar una herramienta para desarrollar mejores materiales de membrana que puedan resistir o prevenir el ensuciamiento.

La limpieza del agua que se ha visto afectada por los aceites es una parte esencial de muchos procesos industriales, incluido el refinado de petróleo, el procesamiento de alimentos y el acabado de metales. El agua que no se trata y que deja residuos puede ser muy dañina para los ecosistemas.

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Los materiales de filtración se ensucian fácilmente

La limpieza de esta agua puede tomar muchas formas, pero cambia según el tipo de contaminación por aceite, la cantidad de aguas residuales y el tamaño de las gotas de aceite. Cuando el aceite ha sido emulsionado o combinado con el agua, una forma eficaz de limpiarlo es pasar el agua a través de membranas que filtran las gotas de aceite.

Sin embargo, las membranas se enganchan rápidamente con las gotas de aceite y luego, ellas mismas requieren una limpieza difícil y que requiere mucho tiempo.

La nueva investigación de imágenes realizada por los estudiantes graduados del MIT, Yi-Min Lin y Chen Song y el profesor de ingeniería química, Gregory Rutledge, podría hacer que la búsqueda de materiales con propiedades de baja contaminación sea mucho más rápida y efectiva. Previamente, las membranas de filtración han sido notoriamente difíciles de examinar.

“Hay un gran esfuerzo para desarrollar nuevos tipos de membranas, pero cuando se ponen en servicio, desea ver cómo interactúan con el agua contaminada y no se prestan a un examen fácil. Por lo general, están diseñados para empacar en la mayor cantidad posible de áreas de membrana, y poder mirar hacia adentro es muy difícil ”, dice Rutledge.

Los láseres crean imágenes en 3D

La nueva técnica utiliza microscopía de barrido láser confocal. Esto se logra mediante dos láseres, que escanean a través del material y donde se cruzan los dos rayos, un material marcado con un tinte fluorescente brillará.

El equipo de investigación utilizó dos tintes fluorescentes diferentes, uno para marcar el material aceitoso en el fluido; el otro para marcar las fibras en la membrana de filtración.

Esto permitió que los materiales fueran escaneados a fondo no solo en su superficie sino en su profundidad. El resultado es una imagen 3D completa de la forma en que las gotas de aceite se dispersan en la membrana.

Esto presenta un gran avance en la forma en que se pueden analizar los materiales. Hasta ahora, dice Rutledge, “los métodos para obtener imágenes de los espacios porosos en las membranas eran bastante toscos”.

Anteriormente, la capacidad de un material para filtrar se basaba solo en las velocidades de flujo y los cambios de presión a través del material, ignorando cualquier información sobre la acumulación de material aceitoso en los poros del material.

El diseño de materiales mejora

Con el nuevo proceso, dice, “ahora se puede medir la geometría y construir un modelo tridimensional y caracterizar el material con cierto detalle. Entonces, lo nuevo ahora es que realmente podemos ver cómo se produce la separación en estas membranas ".

La investigación proporcionará un mejor conocimiento sobre el uso y desarrollo de materiales filtrantes que se pueden aplicar en otros escenarios, fuera de la limpieza de agua aceitosa.


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