Una membrana de polímero flexible que incorpora nanopartículas de PAF absorbe selectivamente casi el 100% de metales como mercurio, cobre o hierro durante la desalinización, produciendo agua limpia y segura de manera más eficiente. (Foto de UC Berkeley por Adam Uliana)
Los químicos de la Universidad de California, Berkeley, han descubierto una manera de simplificar la eliminación de metales tóxicos, como el mercurio y el boro, durante la desalinización para producir agua limpia y, al mismo tiempo, capturar potencialmente metales valiosos, como el oro.
La desalinización, la eliminación de la sal, es solo un paso en el proceso de producción de agua potable, o agua para la agricultura o la industria, del océano o de las aguas residuales. Ya sea antes o después de la eliminación de la sal, el agua a menudo debe tratarse para eliminar el boro, que es tóxico para las plantas, y metales pesados como el arsénico y el mercurio, que son tóxicos para los humanos. A menudo, el proceso deja una salmuera tóxica que puede ser difícil de eliminar.
La nueva técnica, que se puede agregar fácilmente a los procesos actuales de desalinización por electrodiálisis basados en membranas, elimina casi el 100% de estos metales tóxicos, produciendo una salmuera pura junto con agua pura y aislando los metales valiosos para su posterior uso o eliminación.
"Las plantas de desalinización o tratamiento de agua generalmente requieren una larga serie de sistemas de tratamiento previo y posterior de alto costo por los que debe pasar toda el agua, uno por uno", dijo Adam Uliana, un estudiante graduado de UC Berkeley que es el primer autor de un artículo que describe la tecnología. “Pero aquí, tenemos la capacidad de realizar varios de estos pasos en uno, lo cual es un proceso más eficiente. Básicamente, podría implementarlo en configuraciones existentes ".
Los químicos de UC Berkeley sintetizaron membranas poliméricas flexibles, como las que se utilizan actualmente en los procesos de separación de membranas, pero nanopartículas incrustadas que pueden ajustarse para absorber iones metálicos específicos, como iones de oro o uranio, por ejemplo. La membrana puede incorporar un solo tipo de nanopartícula sintonizada, si se va a recuperar el metal, o varios tipos diferentes, cada uno sintonizado para absorber un metal o compuesto iónico diferente, si es necesario eliminar múltiples contaminantes en un solo paso.
La membrana de polímero con nanopartículas es muy estable en agua y a altas temperaturas, lo que no ocurre con muchos otros tipos de absorbentes, incluida la mayoría de las estructuras organometálicas (MOF), cuando se incrustan en membranas.
Los investigadores esperan poder ajustar las nanopartículas para eliminar otros tipos de productos químicos tóxicos, incluido un contaminante común del agua subterránea: PFAS o sustancias polifluoroalquilo, que se encuentran en los plásticos. El nuevo proceso, al que llaman electrodiálisis por captura de iones, también podría eliminar los isótopos radiactivos del efluente de la planta de energía nuclear.
En su estudio, que se publicará esta semana en la revista Science , Uliana y el autor principal Jeffrey Long, profesor de química de UC Berkeley, demuestran que las membranas poliméricas son altamente efectivas cuando se incorporan a sistemas de electrodiálisis basados en membranas, donde un voltaje eléctrico impulsa los iones. a través de la membrana para eliminar la sal y los metales, y la diálisis por difusión, que se utiliza principalmente en el procesamiento químico.
“La electrodiálisis es un método conocido para realizar la desalinización, y aquí lo estamos haciendo de una manera que incorpora estas nuevas partículas en el material de la membrana y captura iones tóxicos específicos o solutos neutros, como el boro”, dijo Long. “Entonces, mientras conduce iones a través de esta membrana, también descontamina el agua para, digamos, mercurio. Pero estas membranas también pueden ser muy selectivas para eliminar otros metales, como el cobre y el hierro, a gran capacidad ".
Fuente: news.berkeley
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