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La nouvelle technique d'imagerie est une énorme avancée pour les matériaux de filtration

La nouvelle technique d'imagerie est une énorme avancée pour les matériaux de filtration

Le système des chercheurs du MIT montre les fibres de la membrane filtrante en rouge et les gouttelettes huileuses qui s'y accumulent en vert.

Il est facile de voir comment l’eau et l’huile ne se mélangent pas bien. Vous pouvez voir une nappe d'huile dans une flaque d'eau, par exemple, ou combattre une couche de crasse en lavant la vaisselle sale.

Mais aussi difficiles qu'ils soient à mélanger, il est également très difficile de les séparer complètement, ce qui serait utile lors du nettoyage d'un déversement d'hydrocarbures, par exemple. Tenter de séparer ces deux éléments aboutit souvent à des membranes qui s'encrassent ou «encrassent».

Une nouvelle recherche du MIT pourrait fournir un outil pour développer de meilleurs matériaux de membrane qui peuvent résister ou empêcher l'encrassement.

Le nettoyage de l'eau qui a été affectée par les huiles est une partie essentielle de nombreux processus industriels, notamment le raffinage du pétrole, la transformation des aliments et la finition des métaux. L'eau non traitée et qui laisse des résidus peut être très dommageable pour les écosystèmes.

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Les matériaux de filtration s'encrassent facilement

Le nettoyage de cette eau peut prendre de nombreuses formes mais change en fonction du type de contamination par l'huile, de la quantité d'eaux usées et de la taille des gouttelettes d'huile. Lorsque l'huile a été émulsionnée ou combinée à l'eau, un moyen efficace de la nettoyer consiste à faire passer l'eau à travers des membranes qui filtrent les gouttelettes d'huile.

Cependant, les membranes se remplissent rapidement des gouttelettes d'huile, puis elles nécessitent elles-mêmes un nettoyage difficile et long.

Les nouvelles recherches en imagerie menées par les étudiants diplômés du MIT, Yi-Min Lin et Chen Song et le professeur de génie chimique, Gregory Rutledge, pourraient rendre la recherche de matériaux à faible encrassement beaucoup plus rapide et plus efficace. Les membranes de filtration étaient auparavant notoirement difficiles à examiner.

«Il y a beaucoup d'efforts pour développer de nouveaux types de membranes, mais quand elles sont mises en service, vous voulez voir comment elles interagissent avec l'eau contaminée, et elles ne se prêtent pas à un examen facile. Ils sont généralement conçus pour remplir autant de surface membranaire que possible, et il est très difficile de regarder à l'intérieur », explique Rutledge.

Les lasers créent une image 3D

La nouvelle technique utilise la microscopie confocale à balayage laser. Ceci est réalisé par deux lasers, balayant à travers le matériau et où les deux faisceaux se croisent, un matériau marqué avec un colorant fluorescent, brillera.

L'équipe de recherche a utilisé deux colorants fluorescents différents, l'un pour marquer le matériau huileux dans le fluide; l'autre pour marquer les fibres de la membrane de filtration.

Cela a permis aux matériaux d'être complètement scannés non seulement sur sa surface, mais dans sa profondeur. Le résultat est une image 3D complète de la façon dont les gouttelettes d'huile sont dispersées dans la membrane.

Cela représente une énorme avancée dans la manière dont les matériaux peuvent être analysés. Jusqu'à présent, dit Rutledge, «les méthodes d'imagerie des espaces poreux dans les membranes étaient assez rudimentaires».

Auparavant, la capacité d'un matériau à filtrer était basée uniquement sur les débits et les changements de pression à travers le matériau, ignorant toute information sur l'accumulation de matériau huileux dans les pores du matériau.

La conception des matériaux s'améliore

Avec le nouveau processus, il dit: «Maintenant, vous pouvez réellement mesurer la géométrie, créer un modèle tridimensionnel et caractériser le matériau en détail. Donc, ce qui est nouveau maintenant, c'est que nous pouvons vraiment voir comment la séparation se produit dans ces membranes. »

La recherche fournira de meilleures connaissances sur l'utilisation et le développement de matériaux filtrants qui peuvent être appliqués dans d'autres scénarios, en dehors du nettoyage des eaux huileuses.


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