Web of Science (SCI) agregó recientemente 5 artículos relacionados con el tratamiento de agua con membranas cerámicas.
1. Transformación de residuos en filtros de agua: una mini-revisión de membranas cerámicas a partir de materiales reciclados
Diario: Residuos
La crisis mundial del agua continúa empeorando y los desechos industriales y municipales continúan acumulándose de manera insostenible, lo que requiere urgentemente soluciones innovadoras que se ajusten al concepto de economía circular. Esta revisión explora el potencial de transformación de las-membranas cerámicas a base de residuos-usándolas como una estrategia sostenible de purificación de agua para abordar simultáneamente el doble desafío de la utilización de recursos residuales y la escasez de agua limpia. Las membranas cerámicas tradicionales se preparan a partir de materiales inorgánicos de alta-pureza y son conocidas por su excelente resistencia a la corrosión química, estabilidad térmica y durabilidad. Investigaciones recientes muestran que los subproductos industriales como el lodo rojo, las cenizas volantes, la escoria de alto horno, la ganga de carbón y los desechos de los rodillos de horno pueden transformarse eficazmente en materiales filtrantes que combinan bajo costo y alto rendimiento. Este artículo revisa sistemáticamente el proceso de preparación, las propiedades de los materiales y los indicadores de rendimiento de las membranas cerámicas basadas en residuos-, lo que demuestra la viabilidad de este enfoque: transformar los residuos industriales en materiales filtrantes funcionales no solo puede reducir la contaminación ambiental sino que también proporciona un fuerte apoyo a la seguridad hídrica global y el desarrollo sostenible.
2. Membrana cerámica de TiO₂/Al₂O₃ fotocatalítica y autolimpiante-impulsada por la humectabilidad de la superficie para la remediación de aguas residuales aceitosas
Revista: SUPERFICIES E INTERFACES
La contaminación de las membranas y la decadencia del flujo durante la filtración-a largo plazo son los principales desafíos que enfrentan las tecnologías de separación de emulsión de agua-a base de aceite-membranas. Este estudio preparó una membrana cerámica multifuncional con permeabilidad hidrófila, oleofobicidad y propiedades de autolimpieza fotocatalítica para aliviar estos problemas. Esta membrana se preparó recubriendo por goteo-un recubrimiento de nano-dióxido de titanio (TiO₂) sobre un sustrato poroso de alúmina (Al₂O₃), seguido de calcinación. Los análisis estructurales, morfológicos y de composición mediante difracción de rayos X-(XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energía-dispersiva de rayos X-(EDX) y mapeo elemental confirmaron la formación de una capa delgada uniforme y densa de TiO₂ en la superficie de Al₂O₃ sin alterar la estructura cristalina del sustrato ni causar bloqueo de los poros.
La caracterización de la humectabilidad de la superficie de la membrana de Al₂O₃ recubierta con nano{0}}TiO₂ reveló propiedades superhidrófilas y superoleófilas en el aire, mientras que exhibía propiedades superoleófobas bajo el agua. Este comportamiento de humectación único se debe a la alta energía superficial del propio TiO₂ y al efecto sinérgico de la estructura jerárquica de rugosidad nano/micrónica en la superficie de la membrana.
Las pruebas de rendimiento de la separación de emulsión de aceite-agua bajo un sistema de filtración de flujo cruzado- mostraron que el flujo de permeado de la membrana aumentó aproximadamente linealmente al aumentar la presión de operación, y la eficiencia de separación se mantuvo estable por encima del 99 % dentro del rango de presión de 0,5 a 2 bar. Las pruebas de estabilidad a largo plazo-después de 840 minutos de funcionamiento continuo mostraron que, afectado por la contaminación orgánica (aceite), el flujo de permeado disminuyó a aproximadamente el 70 % de su valor inicial, pero la eficiencia de separación no fluctuó significativamente. Más importante aún, al aprovechar las propiedades fotocatalíticas intrínsecas de autolimpieza-del TiO₂, solo se necesitaron 45 minutos de irradiación UV para degradar eficazmente los contaminantes orgánicos acumulados en la superficie de la membrana, restaurando el flujo a aproximadamente el 90 % de su valor inicial.
3. Recuperación de agua de lavandería mediante membranas cerámicas sostenibles a partir de polvo de mármol residual: rendimiento y análisis de incrustaciones
Revista: Investigación Ambiental
La urbanización acelerada y el rápido desarrollo de las economías emergentes han llevado a una sobre-explotación de los recursos hídricos. Aunque la agricultura y la industria representan más del 60 % del consumo total de agua, el uso residencial de agua también es una fuente importante de aguas residuales.-Casi entre el 50 % y el 80 % de las aguas residuales vertidas se originan en actividades domésticas. El continuo crecimiento demográfico y la urbanización aumentan directamente la demanda de lavandería, lo que genera cantidades sustanciales de aguas residuales.
Este estudio utiliza una membrana cerámica sustentable preparada a partir de polvo de mármol residual para tratar las aguas residuales de lavandería, combinada con un sistema de filtración-sin salida-impulsado por gravedad, lo que resulta en un bajo costo general del proceso. El rendimiento de la membrana se evaluó en función de dos dimensiones: eliminación de contaminantes y capacidad antiincrustante. En funcionamiento a baja-presión de solo 0,05 bar, la membrana alcanzó tasas de eliminación del 88 % para la demanda química de oxígeno (DQO), del 98 % para microplásticos (MP) y del 99 % para turbidez. Las concentraciones de DQO y MP del agua cruda fueron 1265 mg/L y 2,88 × 10⁶ partículas/L, respectivamente; después del tratamiento, la DQO disminuyó a 145 mg/L, cumpliendo con los estándares de aceptación para uso no-potable. Al mismo tiempo, la membrana exhibió un excelente rendimiento antiincrustante, con una tasa de recuperación de flujo (FRR) del 81 %.
El análisis del mecanismo de incrustación mostró que la incrustación de la membrana estaba dominada por los efectos combinados del bloqueo completo de los poros y la filtración de la torta. Esta membrana combina una alta eficiencia de eliminación de contaminantes con excelentes propiedades antiincrustantes, lo que la hace ideal para tratar aguas residuales de lavandería, ya que el agua producida se puede reutilizar directamente en aplicaciones no-potables.
4. Desinfección por LED UV-C de Escherichia coli resistente a antibióticos-en agua: integración con filtración de membrana cerámica
Revista: PROCESOS
La propagación de la resistencia a los antibióticos se ha convertido en un problema global que amenaza la salud pública y la seguridad de los ecosistemas. El desarrollo de nuevas tecnologías de desinfección es una dirección importante para abordar este desafío. En este estudio se utilizaron diodos emisores de luz ultravioleta-profunda (LED UV-C) para validar la inactivación de Escherichia coli resistente a los antibióticos-aislada de entornos acuáticos del mundo real-(incluida el agua de mar, el agua superficial y el agua recuperada municipal tratada).
El experimento seleccionó dos longitudes de onda UV-C típicas, 255 nm y 265 nm, y aplicó dosis de irradiación UV de 1 a 7 mJ/cm² a soluciones tampón fosfato inoculadas con un cultivo bacteriano mixto de 10 cepas de E. coli. Los resultados mostraron que con una dosis de irradiación de 2 mJ/cm², ambas longitudes de onda lograron aproximadamente cinco órdenes de magnitud de inactivación logarítmica bacteriana. La observación con microscopía electrónica de barrido (SEM) no reveló cambios significativos en la morfología bacteriana después de la irradiación UV, pero se observó una detección cuantitativa de la formación de dímeros de pirimidina.-Se produjeron aproximadamente 40 ng/ml de dímeros de ciclobutanopirimidina en ambas longitudes de onda a una dosis de 2 mJ/cm², lo que confirma que el daño al ADN fue el principal mecanismo de inactivación.
El estudio también probó el rendimiento del tratamiento de agua de la membrana de lámina plana cerámica de carburo de silicio: la tasa promedio de rechazo tanto para coliformes totales como para E. coli alcanzó el 99,9%. Junto con la tecnología LED UV-C y la tecnología de membrana cerámica, se puede lograr una desinfección profunda del concentrado de membrana, con una tasa de inactivación del 99,985 % o superior, lo que demuestra plenamente el potencial de aplicación de esta combinación de tecnologías en el campo de la desinfección eficiente del agua. Imagen
5. La eficacia de las membranas cerámicas de nano-halloysita para eliminar el plomo del agua contaminada.
Revista: Ciencia y Tecnología del Agua
Este estudio preparó membranas de nanocompuestos cerámicos dopadas con nanotubos de halloysita (HNT) y nanopartículas de tetróxido de manganeso (Mn₃O₄) y evaluó sistemáticamente su rendimiento en la eliminación de plomo en agua. Se prepararon seis tipos de membranas nanocompuestas cerámicas ajustando el contenido de HNT (75, 80, 85% en peso) y la temperatura de sinterización (900, 1000 grados), manteniendo constantes la adición de clinker (8% en peso) y el dopaje de Mn₃O₄.
Los resultados de la prueba de flujo de agua mostraron que la membrana H85-900 (que contiene 85% de HNT, sinterizada a 900 grados) tenía la mejor permeabilidad, con un flujo de 390 L/(m²·h) a 5 bar de presión. En pruebas de soluciones acuosas sintetizadas que contienen plomo, la membrana H80-1000 (que contiene 80% de HNT, sinterizada a 1000 grados) mostró la tasa de eliminación de plomo más alta, alcanzando el 99,84%. En pruebas reales de adición de agua subterránea, esta membrana mantuvo una alta eficiencia de eliminación del 99,16 %.
Este estudio sintetizó nanopartículas de Mn₃O₄ mediante un método de co-precipitación y realizó una caracterización multi-dimensional: la microscopía electrónica de barrido (SEM) mostró una cristalización uniforme de partículas con un tamaño de 30 a 40 nm; La espectroscopía de fluorescencia de rayos X (XRF) confirmó una pureza de Mn₃O₄ del 95,2 %; La difracción de rayos X- (DRX) indicó un sistema cristalino tetragonal; y la espectroscopia UV-Vis mostró picos de absorción característicos a 220 nm (transferencia de carga de O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺) y 350 nm (transición del campo cristalino d-d). Estos resultados demuestran que las membranas cerámicas que utilizan halloysita de origen local tienen un buen potencial de aplicación en el campo de la remediación de metales pesados en el tratamiento de agua.
