由于過濾法比熱分離方法(如蒸餾和蒸發(fā))節(jié)能,很多研究機構探索在一些應用中用過濾替代熱分離法,但是傳統(tǒng)的過濾膜(如用于海水淡化的膜)通常不能承受高溫和惡劣的化學條件。
Via Separations公司開發(fā)了一種可承受惡劣環(huán)境的氧化石墨烯(GO)膜材料制造工藝。在首次商業(yè)應用中,GO膜被用于紙漿和造紙生產(chǎn)中的黑液濃縮,使用過程中,膜所處環(huán)境pH值非常高。黑液是制漿過程的副產(chǎn)品,在造紙過程中去除了纖維素后,黑液含有木質(zhì)素、半纖維素和木材中的無機物質(zhì)。黑液含約12%~15%的固體,需要將其濃縮成70%的固體,以便將有機化學物從黑液中回收并循環(huán)送回制漿過程。
Via Separations公司的膜采用該公司的專利技術,將氧化石墨烯薄片置于親水載體上,所得的GO片狀支架通過定制分子鏈連接在一起,因而能夠控制GO片之間的空間大小。這種片與鏈的組裝過程可以多種方式進行,GO化學特性使其可定制以便將分子量不同的物質(zhì)分離開。
該技術制得的GO膜非常穩(wěn)定,可以在pH值13~14的條件下對固體進行分離。研究人員正在為濃縮黑液創(chuàng)建便攜式中試系統(tǒng),計劃于2021年初開始在造紙廠安裝。