(une, b) images SEM et (c) de l'image AFM membrane en maille revêtue de ZIF-8 ; (d) La photographie de plusieurs gouttelettes d'huile sur la membrane à mailles enduite de ZIF-8. Crédit :©Science China Press
Les déversements fréquents de pétrole pendant le transport du pétrole sont devenus un problème environnemental et économique mondial critique. Technologies traditionnelles de séparation huile-eau, y compris la centrifugation, filtration, flottation à air dissous, écumeurs et adsorption d'huile, ont une faible efficacité et consomment de grandes quantités d'énergie lors de processus de séparation complexes.
La séparation membranaire est une approche prometteuse et économique pour relever les défis énergétiques et environnementaux. Inspiré du comportement anti-mouillant d'une goutte d'huile sur des écailles de poisson dans l'eau, les chercheurs ont développé des matériaux superoléophobes sous-marins ces dernières années. Cependant, certaines membranes polymères organiques perdent leur capacité de séparation huile-eau à haute température ou exposition à des solvants organiques. En outre, la production de la plupart des membranes inorganiques implique des processus de préparation complexes.
Afin de résoudre ces problèmes, Ming Xue et ses collègues de l'université de Jilin, Chine, ont introduit une micro/nanostructure dans une membrane MOF pour améliorer l'efficacité de séparation eau/huile. Leurs résultats sont publiés dans Science Chine Matériaux .
(une, b) Photographies du processus de séparation huile-eau utilisant la membrane à mailles enduite de ZIF-8 ; (c, d) Angles de contact avec l'huile sous l'eau (UWOCA) de la membrane à mailles revêtue de ZIF-8 après traitement thermique à différentes températures et immersion dans divers solvants organiques. Crédit :©Science China Press
"Nous avons construit avec succès une membrane à mailles revêtue de ZIF-8 avec d'excellentes performances de séparation huile-eau en immergeant simplement la maille dans une solution précurseur à température ambiante et pression atmosphérique, " a déclaré le professeur Xue. " La membrane présente des propriétés superoléophobes sous-marines, qui est attribué à la micro et nanostructure à la surface de la membrane revêtue de ZIF-8. La phase aqueuse s'imbibe dans la structure hiérarchique micro et nano de la surface de la membrane, former une couche barrière, qui permet à la phase aqueuse de traverser rapidement la membrane par gravité, et rejette la phase huileuse. C'est le mécanisme de séparation."
Cette membrane MOF présente une excellente efficacité de séparation supérieure à 99,99 % pour divers mélanges huile-eau avec une teneur en huile résiduelle dans l'eau collectée inférieure à 4 ppm. Il montre également un flux d'eau remarquable pouvant atteindre 10, 2000 L/m 2 h et une pression d'intrusion d'huile supérieure de 6400 Pa. En ce qui concerne la stabilité, Xue a dit, "cette membrane présente une stabilité exceptionnelle à haute température (200°C) et lorsqu'elle est exposée à divers solvants organiques (tétrahydrofurane (THF), N, N'-diméthylformamide (DMF), N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), immersion dans le dichlorométhane (DCM) et le n-hexane).
"Plus important, " il ajouta, "basé sur sa méthode de fabrication facile et les matériaux facilement disponibles et bon marché, ce type de membrane MOF peut être facilement agrandie, et capable de traiter une grande quantité de mélange huile-eau."
