Desde la industrialización, los derrames de petróleo y los contaminantes orgánicos industriales han supuesto una grave amenaza para la salud humana y los ecosistemas marinos y superficiales. La contaminación causada por derrames de petróleo, aguas residuales industriales y el vertido de sustancias peligrosas se ha reconocido como uno de los principales problemas ambientales.
Además de las aguas residuales aceitosas, la contaminación procedente de los depósitos de petróleo donde se almacenan diésel y gasolina, las aguas residuales de procesos industriales que contienen sustancias aceitosas, la contaminación causada por partículas nocivas en la atmósfera y la contaminación causada por metales pesados nocivos en la superficie y el subsuelo se han convertido en un grave problema mundial.
En los últimos años, con la introducción de nuevos materiales y tecnologías, la aplicación de materiales espumados y materiales de estructura porosa en el campo de la filtración de aire, la adsorción y separación de partículas, la separación de aceite y agua y otras filtraciones y separaciones entre medios se ha convertido en un tema de gran interés, contribuyendo de manera importante a paliar la crisis medioambiental.
¿Qué es una esponja comercial?
Hoy en día, se espera que robots submarinos realicen operaciones de limpieza de derrames de petróleo, evitando su propagación y eliminando más del 90 % de las gotas de petróleo de las aguas residuales en menos de diez minutos. El material filtrante que separa el petróleo del agua es la conocida esponja, que, tras capturar el petróleo de las aguas residuales, se puede tratar con un disolvente que lo libera. Una vez extraído el petróleo de la esponja, esta puede reutilizarse decenas de veces sin perder su eficacia.
¿Qué es la filtración? La filtración es la separación de sólidos y fluidos mediante un material poroso que impide su paso. Es importante destacar que los fluidos incluyen tanto líquidos como gases. Los filtros pueden ser químicos, biológicos o físicos. La filtración es una característica importante de la espuma.
Las esponjas filtrantes, también conocidas como esponjas de malla, esponjas de absorción o esponjas antipolvo, son capaces de absorber entre 30 y 100 veces su propio peso en petróleo y pueden utilizarse para limpiar derrames de forma económica y eficaz sin dañar la vida marina. La esponja funciona de forma continua mediante succión, absorbiendo el agua y expulsando el petróleo.
Las esponjas comerciales actuales, como las de poliuretano, poliolefina, melamina y carbón activado, son de gran interés en el campo de la eliminación de petróleo crudo del agua de mar y las aguas residuales industriales debido a su bajo costo, su estructura tridimensional (3D) de alta porosidad, su baja densidad, sus excelentes propiedades mecánicas y su notable capacidad de reutilización.
Sin embargo, la naturaleza anfifílica de las esponjas comerciales limita su uso en procesos de tratamiento por absorción de petróleo. Para mejorar su rendimiento de absorción, se requieren modificaciones para obtener esponjas hidrófobas, lipófilas y selectivas en el filtrado de sustancias nocivas. Estas nuevas esponjas, eficientes y de bajo costo, han demostrado un amplio uso comercial en la separación de petróleo y agua, la purificación del aire y la extracción y separación de sustancias peligrosas.
Propiedades metrológicas de las espumas filtrantes
La densidad neta, expresada en kg/m³, es el peso de un volumen determinado de producto de espuma. Es la característica clave de calidad de las espumas filtrantes. Las espumas de mayor densidad son más resistentes y estables que las de menor densidad.
- resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión de un material espumoso es la cantidad de tensión necesaria para comprimirlo hasta un porcentaje predeterminado de su espesor original (p. ej., 40%). Las espumas filtrantes con un módulo de compresión bajo son más blandas y flexibles que las de alta resistencia a la compresión.
- Alargamiento a la rotura
El alargamiento a la rotura mide la capacidad de un material para deformarse. Se determina mediante ensayos de tracción, donde una muestra de material se estira bajo condiciones controladas hasta su rotura. El alargamiento a la rotura es la tasa de alargamiento a la que se produce la fractura y se expresa como porcentaje de la longitud original de la muestra.
- Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción es otra propiedad que se determina en los ensayos de tracción. Una muestra de material se estira hasta la fractura. La tensión a la que se produce la fractura constituye la resistencia a la tracción del material.
- PPI de espuma filtrante
El PPI es el número de poros por pulgada, es decir, el número de aberturas por pulgada lineal. Los acuarios y sus filtros son espumas con diferentes PPI, que identifican el número de células dentro de la espuma. Por lo tanto, un recuento bajo, como PPI 10, significa que hay menos poros dentro de la espuma y, por lo tanto, los poros de las burbujas son más grandes y abiertos, proporcionando más espacio para el paso de las partículas de aire. Por otro lado, cuanto mayor sea el PPI, más densa será la espuma, menos fluida y más restrictiva será.
Aplicaciones importantes de las espumas filtrantes
Los materiales filtrantes espumosos y porosos son materiales clave y comunes, ampliamente utilizados en las industrias del aire, líquidos, química, protección ambiental, energía, automoción y otras, así como en la vida cotidiana. Los materiales filtrantes (equipos de filtración, elementos filtrantes, materiales filtrantes, coadyuvantes de filtración, etc.) tienen una amplia gama de aplicaciones en las industrias automotriz, petroquímica, de protección ambiental y de las etapas iniciales y finales de la cadena de suministro, lo que es fundamental para el funcionamiento seguro y confiable de procesos y equipos, la mejora de la eficiencia de la producción y el consumo energético. Además, son un material técnico clave para los sistemas de control de la contaminación atmosférica e hídrica.
Clasificación de materiales de espumas filtrantes
La espuma de poliuretano, la espuma de melamina y la poliolefina con esponja de carbón activado son materiales de filtración comunes y se utilizan ampliamente en proyectos de filtración cotidianos. Esto contrasta con otras tecnologías similares en desarrollo, que suelen ser costosas, difíciles de escalar o requieren el uso de materiales especiales como nanotubos de carbono y grafeno. La amplia disponibilidad de este material y la simplicidad del proceso de fabricación permiten una rápida escalabilidad de la tecnología.
Espuma de melamina
Un material ultraligero y poroso utilizado en diversos productos, como estropajos de limpieza domésticos y materiales aislantes. Las esponjas de melamina se modifican sumergiéndolas en una solución que contiene una pequeña cantidad de caucho de silicona (PDMS) y el disolvente hexano. La fina capa resultante de este proceso repele el agua y permite que la esponja absorba el aceite, lo que lo hace superhidrofóbico y superlipófilo. Investigadores han demostrado que este nuevo material puede eliminar aceites y contaminantes químicos orgánicos inmiscibles (que no se mezclan fácilmente) con agua, como hidrocarburos, refrigerantes y fluidos aislantes de transformadores de potencia, compuestos cancerígenos llamados PCB y ciertos pesticidas. Puede reutilizarse muchas veces y se utiliza fácilmente para limpiar derrames de petróleo y de productos químicos industriales.
Los materiales porosos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones y allí donde haya filtración, contribuyen a ello.
1, refinerías
2, riego por pivote
3. Vertederos – lixiviados
4, nieve artificial
5, industria minera
6, riego agrícola
7, generación de energía y represas hidroeléctricas
8, paisajismo y riego de campos de golf
9, granjas de peces
10, industria papelera
11, sistemas HVAC
12, aplicaciones de aguas grises
13, filtración de agua de mar
14, torres de enfriamiento, aplicaciones de flujo lateral y completo
15, ultrafiltración y protección por ósmosis inversa
16, filtración de agua de lastre
17 Industria petrolera
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Acerca de SINOYQX
SINOYQX es una enorme empresa química basada en la cadena de suministro de gas que fabrica urea (AdBlue), melamina, espuma de melamina, cianurato de melamina (MCA), polifosfato (MPP), resina de polivinil butiral (resina PVB de baja polimerización) y otros productos químicos. Su capacidad anual de AdBlue es de 150,000 litros y 600,000 toneladas de gránulos; de melamina, de 50,000 toneladas; de espuma de melamina, de 200,000 m³; de cianurato de melamina (MCA), de 3 toneladas. Y de transulado (equivalente a Thinsulate de 50,000M), de 3 m² al día.
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