그래핀

2020년 12월 1일 | 스콧 젠킨스

잠재적인 에너지 절약으로 인해 많은 응용 분야에서 열 분리 방법(예: 증류 및 증발)의 대안으로 여과가 연구되고 있지만, 담수화에 사용되는 것과 같은 기존 여과막은 고온을 견딜 만큼 견고하지 않은 경우가 많습니다. 그리고 가혹한 화학적 조건.

이제 Via Separations(매사추세츠주 Somerville, www.viaseparations.com)는 가혹한 조건을 견딜 수 있는 산화 그래핀(GO) 멤브레인 재료를 만드는 공정을 시연했습니다. 최초의 상업적 적용에서 GO 멤브레인은 멤브레인의 pH가 매우 높은 펄프 및 제지 작업에서 흑액을 농축하는 데 사용되었습니다.

목재 펄프화 공정의 부산물인 흑액에는 종이 제조 과정에서 셀룰로오스가 제거된 후 목재에서 리그닌, 헤미셀룰로오스 및 무기 물질이 포함되어 있습니다. 처음에 흑액에는 약 12~15%의 고형분이 포함되어 있으며, 흑액에서 유기 화학물질을 회수하여 펄프화 공정으로 다시 재활용하려면 고형분을 70%로 농축해야 합니다.

Via의 멤브레인은 독점 증착 절차를 통해 친수성 지지체 재료 위에 캐스팅된 산화 그래핀(GO) 플레이크로 구성됩니다. 생성된 GO 플레이크 지지체는 과학자들이 GO 시트 사이의 공간 양을 조작할 수 있도록 하는 맞춤형 분자 링크로 서로 결합됩니다. Via 엔지니어 Lauren Kovacs는 "GO와 연결 장치를 사용한 조립 프로세스는 다양한 방식으로 실행될 수 있습니다."라고 설명합니다. "GO 화학은 다양한 분자량을 가진 물질을 분리하기 위한 맞춤화가 가능합니다."

생성된 막은 pH 13~14 수준에서 고체를 분리할 수 있을 만큼 견고합니다. 그런 다음 막 재료는 역삼투막 구성과 유사한 모듈로 나선형으로 감겨집니다.

Via 엔지니어들은 2021년 초 제지 공장에 설치될 흑액 농축을 위한 휴대용 파일럿 시스템을 구축하고 있습니다.