graphène

1 décembre 2020 | Par Scott Jenkins

La filtration est étudiée comme une alternative aux méthodes de séparation thermique (telles que la distillation et l'évaporation) dans de nombreuses applications en raison des économies d'énergie potentielles, mais les membranes de filtration conventionnelles, telles que celles utilisées dans le dessalement de l'eau, ne sont souvent pas assez robustes pour résister à des températures élevées et à des conditions chimiques difficiles.

Maintenant, Via Separations (Somerville, Mass.; www.viaseparations.com) a démontré un processus de fabrication d'un matériau de membrane en oxyde de graphène (GO) qui peut résister à des conditions difficiles. Dans sa première application commerciale, la membrane GO est utilisée pour la concentration de liqueur noire dans les opérations de pâtes et papiers, où la membrane subit un pH très élevé.

Sous-produit des procédés de réduction en pâte à bois, la liqueur noire contient de la lignine, de l'hémicellulose et des matières inorganiques issues du bois, une fois la cellulose éliminée lors de la fabrication du papier. Initialement, la liqueur noire contient environ 12 à 15 % de solides et doit être concentrée à 70 % de solides afin de récupérer et de recycler les produits chimiques organiques de la liqueur noire dans le processus de réduction en pâte.

La membrane de Via est constituée de flocons d'oxyde de graphène (GO) coulés sur un matériau de support hydrophile grâce à une procédure de dépôt exclusive. L'échafaudage résultant de flocons GO est lié par des liens moléculaires personnalisables qui permettent aux scientifiques de manipuler la quantité d'espace entre les feuilles GO. "Le processus d'assemblage avec le GO et les liaisons peut être exécuté de différentes manières", explique Lauren Kovacs, ingénieur chez Via. "La chimie GO permet des personnalisations pour séparer les matériaux avec des poids moléculaires variables."

La membrane résultante est suffisamment robuste pour séparer les solides à des niveaux de pH de 13 à 14. Le matériau de membrane est ensuite enroulé en spirale dans des modules similaires à la configuration d'une membrane d'osmose inverse.

Les ingénieurs de Via construisent un système pilote portable de concentration de liqueur noire qui sera installé dans une papeterie au début de 2021.