Abstract

La alta demanda de agua tanto para consumo humano como para procesos industriales, sumada a la escasez hídrica a nivel mundial, es una alarmante problemática que se ha ido acrecentando en las últimas décadas [1]. En este contexto, la destilación por membranas (MD) es una tecnología de separación promovida por una diferencia de temperatura entre las soluciones de alimentación y permeado, prometedora para recuperación de agua desde diferentes afluentes [1-3]. Esta tecnología presenta algunos desafíos que aún deben ser resueltos. Una de las mayores problemáticas corresponde a la polarización por temperatura (TP), la cual es inducida por la resistencia de la transferencia de calor convectiva entre la solución y la interfaz de la membrana, lo que provoca una disminución en el flux de vapor de agua y la eficiencia global del proceso [4]. Para atender estas problemáticas, en este trabajo se estudia la modificación de membranas poliméricas hidrofóbicas para MD mediante la incorporación de nanoestructuras (NSs) fototérmicas de SnO2 silanizadas, las cuales permiten la localización del calor en la superficie de la membrana con el objetivo de disminuir la TP y potencialmente reducir la mojabilidad del poro. El desempeño de estas membranas fue evaluado en un sistema de destilación por membranas en contacto directo (DCMD) bajo la irradiación de luz solar simulada en pruebas de permeabilidad y agua de mar sintética como solución de alimentación (NaCl 3.5%wt). Análisis de SEM, EDX y FTIR confirman la incorporación de las NSs SnO2 en las membranas, con buena dispersión en la superficie sin afectar su porosidad, ni la composición química del polímero. Por otro lado, se realizaron pruebas fototérmicas bajo irradiación con luz solar simulada en las membranas modificadas, las cuales revelaron un aumento en la temperatura de la superficie de las membranas con incrementos de temperatura de hasta 4.2 °C. Finalmente, pruebas de permeabilidad con agua pura entregan valores de flux de 6.3 y 7.7 Kg/m2 h obtenidos para las membranas blanco y membranas modificadas, respectivamente, con una mejora del 22.2%. Así, avanzando hacia obtener mejoras en el flujo de permeado con las membranas modificadas desde agua de mar sintética, estos resultados presentan una excelente oportunidad para enfrentar el desafío de TP y el rendimiento de procesos MD bajo luz solar.