Presión de entrada de líquido

La presión de entrada de líquido (LEP) de una membrana hidrofóbica es la presión que debe aplicarse a una membrana seca para que el líquido penetre en su interior. La LEP, aplicada en la destilación o pervaporación por membrana , puede calcularse como un primer parámetro para indicar la humectabilidad de una membrana frente a diferentes soluciones líquidas. ^{[ 1 ]}

La LEP depende de muchos parámetros, incluyendo el tamaño máximo de poro de la membrana, la tensión superficial del líquido, el ángulo de contacto del líquido sobre la superficie de la membrana y la estructura geométrica de la membrana. ^{[ 1 ]}

En su forma más simple, basada en la ecuación de Young-Laplace , ^{[ 2 ]} el LEP se especifica como:

${\displaystyle \mathrm {LEP} =-(\beta {\gamma }_{\rm {l}}\cos {\theta })/r_{\rm {max}}}$

dónde${\displaystyle \beta }$es un coeficiente de geometría de poro (${\displaystyle \beta }$= 1 para poros cilíndricos y 0 <${\displaystyle \beta }$< 1 para poros no cilíndricos), ^{[ 3 ]}${\displaystyle {\gamma }_{\rm {l}}}$es la tensión superficial del líquido,${\displaystyle \theta }$es el ángulo de contacto medido en el lado líquido, donde la interfaz líquido-vapor se encuentra con la superficie de la membrana, y${\displaystyle r_{\rm {max}}}$es el tamaño máximo de poro de la membrana.

Las membranas con poros pequeños, distribución estrecha del tamaño de poro, geometría de poro cilíndrica ideal, baja energía superficial, alto ángulo de contacto y alta rugosidad suelen presentar una LEP más elevada. Rezaei et al. han demostrado que la presencia de una fase secundaria, como el aire, en la superficie de la membrana puede aumentar notablemente la LEP de la misma, especialmente en el caso de materiales menos hidrofóbicos. ^{[ 5 ]}

Como la humectación es generalmente indeseable y representa un fallo del proceso de membrana, el diseño y la investigación se centran en evitar su aparición (por ejemplo, mediante las condiciones de operación) ^{[ 6 ]} o en revertir la humectación una vez que se ha producido (por ejemplo, mediante el retrolavado o el secado de la membrana) ^{[ 7 ]} . Los recubrimientos superficiales son una forma clave de mejorar la LEP: ^{[ 8 ]} idealmente, estos son uniformes, provocan ángulos de contacto muy altos y evitan la obstrucción de los poros ^{[ 9 ] .}