Electrohilado, caracterización y evaluación de matrices poliméricas a base de polisulfona (PSU) y óxido de grafeno (OG) con potencial aplicación para membranas

Abstract

"En la actualidad, la escasez del agua ha aumentado la necesidad de optimizar las tecnologías actuales para tratar adecuadamente este recurso indispensable para la sociedad. Para ello, las tecnologías de membranas son tecnologías líderes, sin embargo las membranas como parte medular del proceso siguen en una mejora continua para obtener mejores características. Con el objetivo de contribuir en este sentido de mejora, se desarrollaron materiales con base en polisulfona (PSU) con y sin óxido de grafeno (OG), mediante el método de electrohilado, y se estudiaron las propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas de dichos materiales. El análisis realizado por espectroscopia FTIR y RAMAN, así como el análisis térmico, mostró evidencia de la incorporación del óxido de grafeno en los materiales no tejidos. Las propiedades mecánicas del material, en presencia del OG, bajo las mismas condiciones de operación se incrementaron, en el caso dela resistencia la tensión hasta 4 MPa y el módulo de Young hasta 1.7x10-3 MPa, valores significativamente mayores que las muestras de exclusivamente PSU (resistencia a la tensión de 1.31 MPa y módulo de Young de 4.2x10-4 MPa). En cuanto a la densidad de fibras también se incrementó de 1.4x108 fibras/cm2, en material que solo contenía PSU, a 3.8x108 fibras/cm2 en material con presencia de OG. Además, las condiciones de operación del electrohilado tienen un efecto importante en las características obtenidas del material no tejido. Con base en los resultados obtenidos en términos de la resistencia hidráulica, así como de resistencia mecánica, el material obtenido podría tener una potencial aplicación como membrana para tratamiento de agua."

"Nowadays, the water scarcity has increased the need to optimize existing technologies for the adequate treatment of such indispensable resource for the society. For this, the membrane technologies are leading technologies, however being the membranes the core of the process, they need to be continuously improved in order to have better features. In this sense, polymeric membranes based on polysulfone (PSU), with and without graphene oxide (GO), were obtained by Electrospinning method, and their mechanical, thermal and morphological properties were evaluated. The analyses by FTIR and RAMAN spectroscopy, as long with the thermal analysis, evidence the incorporation of graphene oxide into the nonwoven materials. The mechanical properties of the material with OG, obtained with the same operating conditions, had an increased tensile strength up to 4 MPa and the Young's modulus up to 1.7x10-3 MPa, values that are significantly higher than those of the material that contains only PSU (tensile strength of 1.31 MPa and Young's modulus of 4.2x10- 4MPa). In terms of fiber density it was also increased (from 1.4x108 fibers / cm2for the material contained only PSU to 3.8x108 fibers / cm2for the material with OG). In addition, the electrospinning conditions have an important influence on the characteristics of the nonwoven material. Finally, based on the hydraulic and mechanical resistances of the materials obtained, they could have a potential application as membrane for water treatment."