Ambiental

Jul 28, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5251 (2023) Citar este artigo

1146 Acessos

4 Altmétrico

Detalhes das métricas

A poluição e a escassez de água doce tornaram-se um problema iminente. Portanto, é necessário desenvolver uma membrana multifuncional para a produção de água doce. Neste trabalho, o tecido de algodão regenerado modificado com lignocelulose foi desenvolvido como uma membrana nova, multifuncional e degradável (LCPT@CF) para separação eficiente de óleo-água e geração de vapor solar pela primeira vez. O método de fabricação tem os méritos de ser simples, ecologicamente correto e econômico. A lignocelulose regenerada foi aderida firmemente à superfície do tecido de algodão por complexos de ácido tânico e álcool polivinílico, e as estruturas multicamadas do LCPT@CF podem ser formadas, o que dotou as membranas de propriedade superoleofóbica subaquática e durabilidade. A propriedade superoleofóbica subaquática permitiu ao LCPT@CF purificar vários tipos de emulsões de óleo em água com uma eficiência de separação superior a 99,90%. Além disso, beneficiando-se da excelente capacidade de conversão fototérmica da lignocelulose regenerada, o LCPT@CF alcançou alta taxa de evaporação de 1,39 kg m-2 h-1 e eficiência de evaporação favorável de 84% sob 1 iluminação solar, e o LCPT@CF também apresentou excelente resistência ao sal para evaporação da água do mar por 20 ciclos, sem acúmulo de sal. Mais importante ainda, o LCPT@CF poderia ser naturalmente degradável por microorganismos em condições naturais dentro de 3 meses, o que apresentava excelente compatibilidade ambiental. Os resultados acima demonstraram que o LCPT@CF verde e eficiente poderia desempenhar um grande potencial na separação óleo-água e na purificação de esgoto.

Com o aumento da população, a escassez de água tornou-se um dos maiores desafios do mundo. A purificação de águas residuais e a dessalinização da água do mar tornaram-se meios importantes para aliviar a escassez de água doce1,2,3. Portanto, é significativo desenvolver tecnologias de purificação de água multifuncionais e de baixo custo.

Para resolver o problema da escassez de água, os investigadores têm-se dedicado ao desenvolvimento de diversas tecnologias para a obtenção de água doce, como a purificação de misturas/emulsões óleo-água e a dessalinização da água do mar4. Atualmente, existem muitas tecnologias de separação óleo-água, incluindo skimming de óleo, centrifugação, flotação de ar e separação por membrana5. Entre elas, a tecnologia de separação por membranas possuía as vantagens de alta seletividade, baixo consumo de energia, equipamento simples e assim por diante6. Enquanto isso, a tecnologia de separação por membrana poderia ser usada para a purificação de emulsões óleo-água contendo surfactantes estáveis7,8. No entanto, as tecnologias tradicionais de síntese de membranas ainda apresentavam as desvantagens de preparação complicada, poluição secundária e altos custos de materiais9. Conseqüentemente, é imperativo desenvolver materiais de membrana que sejam baratos, de preparação descomplicada e que sejam ecologicamente corretos para a separação óleo-água.

Outra tecnologia promissora para a produção de água doce, a dessalinização da água do mar, especialmente a geração de vapor solar (SSG), atraiu a atenção de muitos pesquisadores devido às suas características ecologicamente corretas e sustentáveis10,11,12. A eficiência de evaporação dos evaporadores solares foi determinada por muitos fatores de influência, incluindo absorção de luz, transporte de água e gerenciamento térmico13. Dentre eles, a absorção de luz como parte crucial dos evaporadores foi determinada pelos materiais fototérmicos, que podem ser divididos em materiais metálicos e materiais carbonáceos . Porém, os materiais metálicos eram difíceis de serem utilizados em larga escala devido ao seu alto custo17,18. Por outro lado, alguns metais com maior frequência plasmática ocorreram ressonância plasmática apenas em um espectro solar específico .

A lignocelulósica era o recurso renovável mais abundante do planeta20, mas a sua utilização não era ampla21,22. Recentemente, Xia et al. relataram uma abordagem de regeneração de lignina in-situ para preparar lignocelulósico regenerado diretamente do pó de madeira . A lignocelulose regenerada herdou as propriedades hidrofóbicas e oleofílicas da lignina original, que possuía propriedades superoleofóbicas subaquáticas e hidrofóbicas sob o óleo. Essas vantagens tornam possível a utilização da lignocelulose regenerada para a separação óleo-água. Além disso, Zhao et al. demonstraram que nanopartículas de lignina podem realizar conversão solar em térmica . Portanto, a lignocelulose regenerada apresentou vantagens significativas tanto na separação óleo-água quanto na dessalinização da água do mar. Por ser um material naturalmente biodegradável, a lignocelulose regenerada foi um recurso renovável e econômico que pode efetivamente reduzir os custos de preparação de membranas para dessalinização e separação óleo-água. No entanto, até onde sabemos, isso não foi relatado para a lignocelulósica regenerada aplicada na separação óleo/água e na geração de vapor solar.