1. Estudio de membranas y estructuras compuestas mediante espectroscopia de
impedancias.
Las medidas de impedancia utilizando un amplio rango de
frecuencias (entre 1 Hz y 10 MHz) permiten la caracterización de membranas en
condiciones de trabajo (en contacto con disoluciones salinas) y de manera no
destructiva, a partir de su respuesta eléctrica y utilizando circuitos
equivalentes como modelos. El estudio de membranas compuestas permite, en muchos
casos, determinar de forma separada las contribuciones de las distintas capas,
por lo que es una herramienta fundamental en la caracterización de membranas de
ósmosis inversa y nanofiltración. Por otro lado, las medidas de impedancia en
ausencia de electrolito son la base de la caracterización eléctrica
(conductividad) de las membranas de utilización en aplicaciones electroquímicas
y energéticas (electrodiálisis, pilas de combustible,…).
2.
Caracterización electrocinética de la interfase electrizada sólido/líquido.
El estudio de la interfase electrizada membrana/disolución es
fundamental en caracterización del ensuciamiento o “fouling” de las membranas
utilizadas en procesos de filtración, permitiendo, en función del modo de
trabajo utilizado (flujo a través de los poros o tangencial a la superficie de
la membrana) establecer el tipo de ensuciamiento. De hecho, las medidas de flujo
tangencial a la superficie sólida (membrana, o de forma más genérica, película
densa) se utilizan para estudiar la modificaciones superficiales de las
membranas o la caracterización del material de la capa activa y densa de las
propias membranas de nanofiltración y ósmosis inversa, en el supuesto de
similitud entre la superficie y la estructura volúmica de dicha capa. Por otro
lado, el equipo de medida también permite la adaptación de células específicas
para la caracterización de fibras y partículas.
3. Estudio
electroquímico de membranas y otros sistemas permeoselectivos.
La caracterización
electroquímica de membranas mediante medidas de potencial eléctrico y transporte
difusivo permite obtener parámetros eléctricos, estructurales y difusivos
característicos de las membranas como son la densidad de carga fija, números de
transporte iónicos, permeselectividad iónica, coeficientes de reparto y de
difusión salina, así como los coeficientes de difusión iónicos o movilidades
iónicas. La correlación de estos parámetros con los obtenidos mediante
espectroscopia de impedancia, permiten la caracterización tanto de membranas
como de estructuras compuestas (y más complejas) de aplicación en biosensores y
dispositivos de difusión controlada o biomiméticos.
Por otro lado, la unión de las medidas electroquímicas y
bajo presión (permeabilidad hidrodinámica y rechazo salino, de más común
realización), permiten obtener una representación completa del comportamiento de
las membranas.
4. Modificación
de membranas para aplicaciones energéticas y biotecnológicas.
Se están modificando membranas
comerciales con el fin de obtener mejores resultados en su utilización para
aplicaciones particulares, como son pilas de combustible, reformado de propano
y materiales biocompatibles. En particular: i) modificación de distintas
membranas Nafion (Dupont) con líquidos iónicos a temperatura ambiente para
mejorar sus prestaciones a temperaturas mayores de 80º C; ii) inclusión de
catalizadores en membranas de alúmina (Anopore) para reformado de propano; iii)
revestimiento de sustancias lípidas e inclusión de nanopartículas lipídicas e
hidrogeles en la estructura de membranas para mejorar su biocompatibilidad y
aplicación como dispositivos de difusión controlada.
5. Estudio del
transporte a través de sistemas nanoporosos.
El grupo tiene una larga
experiencia en el estudio de membranas de nanofiltración, principalmente
mediante espectroscopia de impedancias y potencial de flujo, y en la actualidad
se están utilizando diferentes modelos para estudiar el transporte y rechazo en
ese tipo de membranas, que también se están aplicando a distintas
membranas/sistemas nanoporosos, tanto comerciales como realizados por distintos
colaboradores. En particular, se están estudiando distintas membranas
no-comerciales de alúmina fabricadas con distinto diámetro de poro (en el rango
nanométrico), separación entre poros y espesor, con el fin de correlacionar la
modificación de la estructura con el transporte en estos sistemas “porosos
ideales” (hexágonos casi perfectos), y por tanto, de más fácil modelización.
