Hispanopedia WikiLas membranas cerámicas son un tipo de membranas artificiales fabricadas con materiales inorgánicos (como alúmina , dióxido de titanio , óxidos de circonio, carburo de silicio o algunos materiales vítreos). Se utilizan en procesos de filtración de líquidos.
A diferencia de las membranas poliméricas , pueden utilizarse en separaciones en presencia de medios agresivos (ácidos, disolventes fuertes). Además, poseen una excelente estabilidad térmica, lo que permite su uso en procesos de membrana a altas temperaturas.
Al igual que las membranas poliméricas, pueden ser densas o porosas.
Los investigadores han estudiado las membranas cerámicas para posibles aplicaciones en el tratamiento de aguas residuales, la separación de gases y los reactores de membrana . Las membranas cerámicas suelen tener una vida útil mayor que las membranas poliméricas , que son las más utilizadas en estas aplicaciones. Actualmente, las membranas cerámicas no se utilizan de forma generalizada, principalmente debido a su elevado coste de producción.
Las configuraciones incluyen membranas tubulares de flujo cruzado y de extremo cerrado, así como membranas de lámina plana.
membranas densas
Las membranas cerámicas densas se utilizan para la separación de gases. Algunos ejemplos son la separación de oxígeno del aire o la separación de hidrógeno de una mezcla. Se han estudiado las membranas cerámicas densas para aplicaciones de intensificación de procesos con el fin de reducir el consumo energético de muchas tecnologías utilizadas en la industria petrolera. Una de estas aplicaciones son los reactores de membrana , mediante el uso de membranas densas permeables al oxígeno. [ 1 ]
Membranas porosas
Las membranas cerámicas porosas se utilizan principalmente para la separación de gases y la microfiltración o nanofiltración . Pueden estar hechas tanto de sólidos cristalinos como amorfos .
Un ejemplo de membrana amorfa es la membrana de sílice. [ 2 ]
Un ejemplo de membrana altamente porosa es el tipo hecho de carburo de silicio . [ 3 ]
Las membranas cerámicas porosas se fabrican típicamente mediante un proceso de recubrimiento por deslizamiento y sinterización . En este proceso, se crea inicialmente un soporte sinterizando partículas de un material cerámico en un molde con un agente aglutinante. La superficie de este soporte se recubre luego con una solución de partículas cerámicas más finas y un aglutinante polimérico. Este recubrimiento se sinteriza para formar una capa porosa de la membrana. Este proceso puede repetirse para formar nuevas capas, generalmente con partículas cerámicas de menor tamaño. Este proceso repetido con partículas cada vez más pequeñas crea una membrana anisotrópica . [ 4 ]
Historia y fabricantes de membranas cerámicas
Las primeras membranas cerámicas se produjeron en Francia en la década de 1980 para el enriquecimiento de uranio en la industria nuclear. Tras la instalación de numerosas centrales nucleares en Francia, se buscaron otras áreas de aplicación industrial para las membranas cerámicas. Paralelamente, se llevó a cabo investigación académica sobre membranas cerámicas. El grupo líder estaba dirigido por el profesor Louis Cot en la Escuela Nacional Superior de Química de Montpellier. El crecimiento del grupo propició la creación, en 1994, de un laboratorio dedicado exclusivamente a los materiales y procesos de membranas, y en 2000, del Instituto Europeo de Membranas de Montpellier. [ 5 ] Entre los fabricantes franceses de membranas cerámicas se encuentran Orelis Environnement (grupo Alsys), Pall Exekia y Tami Industries. Otras empresas fuera de Francia incluyen CoorsTek ( http://www.coorstek.com ), Atech ( http://www.atech-innovations.com ), Inopor, Jiangsu Jiuwu, Meidensha, METAWATER ( https://www.metawater.co.jp/eng/ ), Liqtech y Mantec Technical Ceramics Ltd ( http://www.mantectechnicalceramics.com/products-services/porous-ceramics/filtration/star-sep-membranes/elements )
Si bien la mayoría de los fabricantes de membranas cerámicas producen membranas de soporte y capas de membrana de óxido de aluminio, óxido de titanio y óxido de circonio, solo unos pocos fabricantes trabajan con carburo de silicio. El carburo de silicio requiere temperaturas de sinterización más altas (>2000 °C) [ 6 ] en comparación con las membranas a base de óxidos (1200-1600 °C) [ 7 ] . Los pioneros en el desarrollo y la comercialización de membranas de carburo de silicio son la empresa danesa Liqtech, CeraMem (grupo Alsys) y la empresa estadounidense Kemco Systems.
Referencias
- ↑ Wei, Yanying; Yang, Weishen; Caro, Jürgen; Wang, Haihui (15 de marzo de 2013). "Membranas cerámicas densas permeables al oxígeno y reactores de membrana catalítica" . Chemical Engineering Journal . 220 : 185–203 . Bibcode : 2013ChEnJ.220..185W . doi : 10.1016/j.cej.2013.01.048 . ISSN 1385-8947 .
- ↑ RM de Vos y H. Verweij (1998). "Membranas de sílice de alta selectividad y alto flujo para la separación de gases". Science . 279 (5357): 1710– 1711. Bibcode : 1998Sci...279.1710D . doi : 10.1126/science.279.5357.1710 . PMID 9497287 .
- ↑ "LiqTech International, Dinamarca". Filtration Industry Analyst . 2013 (7): 10. 2013. doi : 10.1016/S1365-6937(13)70257-0 .
- ↑ Baker, Richard W. (2012). Tecnología y aplicaciones de membranas (3.ª ed.). Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-35971-6OCLC 785390224
- ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 4 de marzo de 2016. Consultado el 6 de agosto de 2015 .
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace ) - ↑ Guo XZ, Yang H (2005). "Sinterización y microestructura de cerámica de carburo de silicio con adición de Y3Al5O12 mediante el método sol-gel" . J Zhejiang Univ Sci B. 6 ( 3): 213–8 . doi : 10.1631/jzus.2005.B0213 . PMC 1389724. PMID 15682507 .
- ↑ "Preparación y caracterización de membranas de fibra hueca inorgánicas". 2000. CiteSeerX 10.1.1.465.5275 .
- Tecnología de membranas
