Las películas policristalinas de marco orgánico covalente actúan como adsorbentes, no como membranas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencia de la separación

Sus antecedentes:

• Los marcos orgánicos covalentes (COF) se exploran para separaciones energéticamente eficientes, con películas gruesas reportadas para separar varias moléculas a través del transporte selectivo de tamaño.
• Estudios anteriores sugirieron que las membranas de COF funcionan excluyendo moléculas basadas en el tamaño a través de poros ordenados.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo de separación real de las películas de COF policristalinas gruesas.
• Para determinar si las películas de COF actúan como membranas selectivas de tamaño o como adsorbentes.

Principales métodos:

• Se midieron las isotermas de adsorción de los tintes en polvos de COF.
• Se utilizó el modelado computacional para comprender la termodinámica de adsorción.
• Los pellets de COF se probaron para el "rechazo" del tinte en condiciones variables (volumen, caudal).
• Se llevaron a cabo experimentos de separación de tintes mixtos en flujo.

Principales resultados:

• Los polvos de COF exhiben una alta capacidad de adsorción para tintes, con afinidades que abarcan tres órdenes de magnitud.
• El comportamiento de adsorción se correlaciona con el rendimiento de "separación" informado anteriormente.
• El análisis computacional vincula las diferencias de adsorción con las ganancias entrópicas.
• Los gránulos de COF muestran una eliminación de colorante dependiente del volumen y del caudal, consistente con la adsorción.

Conclusiones:

• Las películas de COF policristalinas gruesas funcionan principalmente como adsorbentes, no como membranas selectivas de tamaño.
• Los fenómenos de separación observados en estudios anteriores pueden explicarse por mecanismos de adsorción.
• Los hallazgos requieren una reevaluación de la literatura sobre la membrana de COF.
• La separación eficiente utilizando COF basado en el transporte de poros sigue siendo un desafío abierto.